JP3030853B2 - 三次元物体の形成方法および装置 - Google Patents
三次元物体の形成方法および装置Info
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- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
- B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
- B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
- G05B2219/49013—Deposit layers, cured by scanning laser, stereo lithography SLA, prototyping
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/80—Management or planning
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Prostheses (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、流体媒質から三次元物体を作るための方法
および装置の改良、特に三次元物体の製作のための強化
されたデータ操作および造形技術を含む立体造形システ
ムの改良に関するもので、これによりそのような物体が
一層急速に、確実に、正確に、経済的に作られる。特
に、本発明は、ストレスを分離することにより立体造形
の歪みを低減するものに関するものである。
および装置の改良、特に三次元物体の製作のための強化
されたデータ操作および造形技術を含む立体造形システ
ムの改良に関するもので、これによりそのような物体が
一層急速に、確実に、正確に、経済的に作られる。特
に、本発明は、ストレスを分離することにより立体造形
の歪みを低減するものに関するものである。
発明の背景 プラスチック部品または同様のものを製作するとき、
先ずそのような部品を設計し、それからその部品の試作
品を丹念に作ることが一般の慣例であり、すべてかなり
の時間、努力および費用を要する。その際、設計は再吟
味され、しばしば、設計が最適のものとなるまでは、面
倒な工程が何度も繰り返される。設計が最適となった後
の次の段階は製作である。最も多い製作プラスチック部
品は、射出成形される。設計時間と、工具細工費が非常
に高いので、プラスチック部品は、多量生産においての
み実用的である。他の方法は、直接機械仕上げ、真空成
形および直接成形を含むプラスチック部品の製作に利用
できるが、そのような方法は、短時間生産に対してだけ
費用が効果的であり、作られた部品は、モールドされた
部品より性質が劣っている。
先ずそのような部品を設計し、それからその部品の試作
品を丹念に作ることが一般の慣例であり、すべてかなり
の時間、努力および費用を要する。その際、設計は再吟
味され、しばしば、設計が最適のものとなるまでは、面
倒な工程が何度も繰り返される。設計が最適となった後
の次の段階は製作である。最も多い製作プラスチック部
品は、射出成形される。設計時間と、工具細工費が非常
に高いので、プラスチック部品は、多量生産においての
み実用的である。他の方法は、直接機械仕上げ、真空成
形および直接成形を含むプラスチック部品の製作に利用
できるが、そのような方法は、短時間生産に対してだけ
費用が効果的であり、作られた部品は、モールドされた
部品より性質が劣っている。
非常に不自然な技術が、流体媒質内で三次元物体を作
るためにこれまで開発されており、例えば媒質が作成す
べき三次元物体内の定められた交差点における選択的焦
点にもたらされた放射ビームにより選択的に硬化される
ものが知られている。そのような三次元物体形成システ
ムは、米国特許第4,041,476号、第4,078,229号、第4,23
8,840号および第4,288,861号に記載されている。しかし
ながら、そのような三次元物体形成システムは、分解能
および露光制御に関する多数の問題を抱えている。放射
強度の損失および焦点を合わせる点の像成形分解能は、
交差点が流体媒体の中へ深くなるにしたがって、明らか
に複雑な制御条件を生じる。吸収、拡散および回析は、
すべて、経済的および信頼性の面からの理由において、
流体媒体内の作業の深さに比例した困難を生ずる。
るためにこれまで開発されており、例えば媒質が作成す
べき三次元物体内の定められた交差点における選択的焦
点にもたらされた放射ビームにより選択的に硬化される
ものが知られている。そのような三次元物体形成システ
ムは、米国特許第4,041,476号、第4,078,229号、第4,23
8,840号および第4,288,861号に記載されている。しかし
ながら、そのような三次元物体形成システムは、分解能
および露光制御に関する多数の問題を抱えている。放射
強度の損失および焦点を合わせる点の像成形分解能は、
交差点が流体媒体の中へ深くなるにしたがって、明らか
に複雑な制御条件を生じる。吸収、拡散および回析は、
すべて、経済的および信頼性の面からの理由において、
流体媒体内の作業の深さに比例した困難を生ずる。
近年においては、米国特許第4,575,330号に記載され
ているような、“立体造形”システムが使用されて来て
いる。基本的には、立体造形は、フォトポリマ（流体プ
ラスチックなど）の断面層を各層の表面に連続的に積層
して、すべての薄い層が互いに接合されて全体を作るま
で続けることにより、プラスチック物体を自動的に形成
する方法である。この技術により、部品が文字通り液状
プラスチックの浴の中で成長させられる。この製作方法
は、設計アイデアを物理的形状へ急速に変換し、試作品
を作るために非常に有力である。
ているような、“立体造形”システムが使用されて来て
いる。基本的には、立体造形は、フォトポリマ（流体プ
ラスチックなど）の断面層を各層の表面に連続的に積層
して、すべての薄い層が互いに接合されて全体を作るま
で続けることにより、プラスチック物体を自動的に形成
する方法である。この技術により、部品が文字通り液状
プラスチックの浴の中で成長させられる。この製作方法
は、設計アイデアを物理的形状へ急速に変換し、試作品
を作るために非常に有力である。
光硬化可能なポリマは、光の存在において液体から固
体に変化し、紫外線（UV）によるその変化の速度は、そ
れらポリマを実用的なモデル製造材料にするのに充分に
速い。部品が作られるときにポリマ化されない材料は、
さらに使用可能であり、継続する部品が作られるに従っ
て、浴内に残る。紫外線レーザは、UVの強い小さいスポ
ットを発生する。このスポットは、検流計鏡XY走査器に
より流体表面上を走査される。走査器はコンピュータで
発生されたベクトル等により駆動される。正確な複合パ
ターンが、この技術により急速に作られる。
体に変化し、紫外線（UV）によるその変化の速度は、そ
れらポリマを実用的なモデル製造材料にするのに充分に
速い。部品が作られるときにポリマ化されない材料は、
さらに使用可能であり、継続する部品が作られるに従っ
て、浴内に残る。紫外線レーザは、UVの強い小さいスポ
ットを発生する。このスポットは、検流計鏡XY走査器に
より流体表面上を走査される。走査器はコンピュータで
発生されたベクトル等により駆動される。正確な複合パ
ターンが、この技術により急速に作られる。
レーザ走査器、フォトポリマ浴、および昇降台は、制
御コンピュータと共に、“SLA"と呼ばれる立体造成装置
を構成するように結合される。SLAは、断面を描き、そ
れを層として次々に結合して行くことにより、プラスチ
ック部品を作る。
御コンピュータと共に、“SLA"と呼ばれる立体造成装置
を構成するように結合される。SLAは、断面を描き、そ
れを層として次々に結合して行くことにより、プラスチ
ック部品を作る。
立体造形は、道具で細工しないで複雑または単純な部
品を急速に作る前例のない方法である。この技術は、そ
の断面パターンを作るためにコンピュータを使用するこ
とに依存しているから、CAD/CAMへの自然なデータリン
クがある。しかしながら、そのようなシステムは、縮
み、カールおよびその他の歪みに関する困難、および物
体を形成するときの分解能、精度に関する困難に遭遇し
た。
品を急速に作る前例のない方法である。この技術は、そ
の断面パターンを作るためにコンピュータを使用するこ
とに依存しているから、CAD/CAMへの自然なデータリン
クがある。しかしながら、そのようなシステムは、縮
み、カールおよびその他の歪みに関する困難、および物
体を形成するときの分解能、精度に関する困難に遭遇し
た。
立体造形を使用して作られた物体は、CADで設計され
た寸法から歪む傾向を持っている。この歪みは、どの位
のストレスが特定の硬化パラメータにより生ずるか、ま
たストレスに耐える物体の能力によって、その物体に現
われたり、現われなかったりする。歪みを起こすストレ
スは、液体から固体に変化しようとする材料が、予め硬
化された材料に接触して、接着するときに進展する。材
料が液体から固体に変化するとき、少し縮む。この縮み
がストレスを生じるもので、２つの主な物理的原因を持
っている。１）液体の密度が固体プラスチックの密度よ
り小さい。２）状態の変化を起こす化学反応は著しく発
熱し、硬化材料を熱的に膨張および収縮させる。
た寸法から歪む傾向を持っている。この歪みは、どの位
のストレスが特定の硬化パラメータにより生ずるか、ま
たストレスに耐える物体の能力によって、その物体に現
われたり、現われなかったりする。歪みを起こすストレ
スは、液体から固体に変化しようとする材料が、予め硬
化された材料に接触して、接着するときに進展する。材
料が液体から固体に変化するとき、少し縮む。この縮み
がストレスを生じるもので、２つの主な物理的原因を持
っている。１）液体の密度が固体プラスチックの密度よ
り小さい。２）状態の変化を起こす化学反応は著しく発
熱し、硬化材料を熱的に膨張および収縮させる。
このストレスは、特願平１−508501号に詳細に記載さ
れているカールとして知られている歪みを起こす。
れているカールとして知られている歪みを起こす。
物体のある部分は、目に見える曲がりなしにストレス
に耐えることができる（ストレスは許容レベルにあ
る）。これに反して、他の部分は、ストレスおよび構造
上の強度が互いに平衡して歪む。ストレスは、硬化して
いる材料と、硬化させられた材料との間の接触により起
きるので、硬化線と硬化した材料との間の接触の全長に
沿って伝播される。硬化しつつある材料と硬化している
材料との接触の大部分は、単一層に沿うのではなく、１
つの層から次の層へ向かって生じる。このことは、大抵
の歪みが水平ではなく垂直方向に生ずることを意味して
いる。従って、垂直方向の歪みを減らす必要がある。
に耐えることができる（ストレスは許容レベルにあ
る）。これに反して、他の部分は、ストレスおよび構造
上の強度が互いに平衡して歪む。ストレスは、硬化して
いる材料と、硬化させられた材料との間の接触により起
きるので、硬化線と硬化した材料との間の接触の全長に
沿って伝播される。硬化しつつある材料と硬化している
材料との接触の大部分は、単一層に沿うのではなく、１
つの層から次の層へ向かって生じる。このことは、大抵
の歪みが水平ではなく垂直方向に生ずることを意味して
いる。従って、垂直方向の歪みを減らす必要がある。
“鳥の巣”状の粗面は、立体造形装置のSLICEプログ
ラムにより、下向きの平面に近い表皮を必要とする部品
に生じる現象である。部品のCAD/CAM表現をベクトルに
変換するためのSLICEプログラムの商業的実施は、米国
特許出願第182,830号、およびその一部継続出願第269,8
01号に記載されている。平面に近い表皮、クロス・ハッ
チおよび境界ベクトルを含む異なったベクトル型は、こ
れらの出願においても述べられている。下向きの平面に
近い表皮を必要とする領域は、問題である。何故なら
ば、それらの境界ベクトルは、それらが描かれていると
き、支持部を持たないからである。境界を確保するため
に、クロス・ハッチが最後に描写される頃には、境界ベ
クトルはそれらの正しい位置から離れるように動かされ
ているので、特定の場所には固定されない。これらの固
定されない境界は、上下して動き、物体を鳥の巣に似た
粗面仕上げにしてしまう。
ラムにより、下向きの平面に近い表皮を必要とする部品
に生じる現象である。部品のCAD/CAM表現をベクトルに
変換するためのSLICEプログラムの商業的実施は、米国
特許出願第182,830号、およびその一部継続出願第269,8
01号に記載されている。平面に近い表皮、クロス・ハッ
チおよび境界ベクトルを含む異なったベクトル型は、こ
れらの出願においても述べられている。下向きの平面に
近い表皮を必要とする領域は、問題である。何故なら
ば、それらの境界ベクトルは、それらが描かれていると
き、支持部を持たないからである。境界を確保するため
に、クロス・ハッチが最後に描写される頃には、境界ベ
クトルはそれらの正しい位置から離れるように動かされ
ているので、特定の場所には固定されない。これらの固
定されない境界は、上下して動き、物体を鳥の巣に似た
粗面仕上げにしてしまう。
従って、当業者は、立体造形において遭遇した上記の
問題についての解決の必要を認め、設計段階から試作段
階へ、また最終製作へ急速に、かつ確実に動くこと、特
にそのようなプラスチック部品のコンピュータ設計から
実際に直接の試作品へ動くこと、および経済性および自
動生産性から見た多量生産性に対する可能性について設
計および製作技術における長年の要望が続いている。
問題についての解決の必要を認め、設計段階から試作段
階へ、また最終製作へ急速に、かつ確実に動くこと、特
にそのようなプラスチック部品のコンピュータ設計から
実際に直接の試作品へ動くこと、および経済性および自
動生産性から見た多量生産性に対する可能性について設
計および製作技術における長年の要望が続いている。
従って、三次元プラスチック物体等の発展および製作
に関係する人達は、長い間、さらに高速で確実な、経済
的および自動的手段の改善の必要を認めており、ストレ
ス、歪みおよび不充分な部品仕上げの問題を回避して、
設計段階から試作段階へ、また製作へ急速に動くことを
容易にしようとしている。本発明はこれらの要求をすべ
て完全に満たすものである。
に関係する人達は、長い間、さらに高速で確実な、経済
的および自動的手段の改善の必要を認めており、ストレ
ス、歪みおよび不充分な部品仕上げの問題を回避して、
設計段階から試作段階へ、また製作へ急速に動くことを
容易にしようとしている。本発明はこれらの要求をすべ
て完全に満たすものである。
発明の概要 本発明は、三次元物体を作るための新規かつ改善され
た立体造形システムを提供するもので、物体の連続し
た、隣接する、断面の積層を、適当な相互作用をする刺
激に応じてその物理的状態を変えることのできる流体媒
体の面に形成するもので、物体を規定する情報はカー
ル、ストレス、鳥の巣、その他の歪みを減らすように特
別に作られ、連続した積層が、それらが形成されるき所
望の三次元物体を形成するように、自動的に一体化され
る。
た立体造形システムを提供するもので、物体の連続し
た、隣接する、断面の積層を、適当な相互作用をする刺
激に応じてその物理的状態を変えることのできる流体媒
体の面に形成するもので、物体を規定する情報はカー
ル、ストレス、鳥の巣、その他の歪みを減らすように特
別に作られ、連続した積層が、それらが形成されるき所
望の三次元物体を形成するように、自動的に一体化され
る。
本発明によれば、歪みは、物体の区間を分離して、ス
トレスが１つの区間から他の区間へ伝達されないように
することにより低減される。この分離技術は、ある区間
における歪みを、他の区間からでない、その区間内だけ
で進展したストレスによるものに制限する。
トレスが１つの区間から他の区間へ伝達されないように
することにより低減される。この分離技術は、ある区間
における歪みを、他の区間からでない、その区間内だけ
で進展したストレスによるものに制限する。
カールになり易い層区間は、CAD設計時にその部分の
ストレス点に小孔または間隙を設計することにより分離
される。これらの間隙は、“小孔”と称せられ、層区間
に沿ったストレスの進行を妨げる。これは、部品に作用
するストレスを、区間内で作られるストレスだけに低減
させる。もし小孔が正しく設計されれば、これらの局所
化されたストレスは、層区間をカールさせる閾値より低
くなる。
ストレス点に小孔または間隙を設計することにより分離
される。これらの間隙は、“小孔”と称せられ、層区間
に沿ったストレスの進行を妨げる。これは、部品に作用
するストレスを、区間内で作られるストレスだけに低減
させる。もし小孔が正しく設計されれば、これらの局所
化されたストレスは、層区間をカールさせる閾値より低
くなる。
小孔は、鳥の巣を低減させるためにも使用される。こ
の応用においては、小孔の幅は硬化の幅より小さいの
で、硬化の後には完全に充填され、構造の一体性は使用
の間に失われない。小孔は、下向きの平面に近い三角形
の領域に周期的に設けられ、その高さは平面に近い三角
形を通って適当に垂直方向に延びている。小孔は、鳥の
巣状の粗面が起きそうな幾つかの点に配置される。境界
の曲率半径、平面に近い帯域の長さ、境界の運動を起こ
しそうな箇所、等である。小孔は、他の応用におけるよ
うに、壁を完全に貫通する必要はないが、前の層におけ
る境界との接触点に達するのに充分な深さを貫通する必
要がある。
の応用においては、小孔の幅は硬化の幅より小さいの
で、硬化の後には完全に充填され、構造の一体性は使用
の間に失われない。小孔は、下向きの平面に近い三角形
の領域に周期的に設けられ、その高さは平面に近い三角
形を通って適当に垂直方向に延びている。小孔は、鳥の
巣状の粗面が起きそうな幾つかの点に配置される。境界
の曲率半径、平面に近い帯域の長さ、境界の運動を起こ
しそうな箇所、等である。小孔は、他の応用におけるよ
うに、壁を完全に貫通する必要はないが、前の層におけ
る境界との接触点に達するのに充分な深さを貫通する必
要がある。
本発明は、立体造形と組合せてコンピュータにより作
られた図形の原理を利用する、すなわち三次元物体の製
作に造形技術を応用し、コンピュータ指令から、直接、
computer aided design（CAD）およびcomputer aided m
anufacturing（CAM）同時に実行して、三次元物体の物
体を作っている。本発明は、製造工程の設計段階におい
て、または製造システムとして、または純粋な芸術形状
として、モデルおよび試作品を作成する目的で利用する
ことができる。
られた図形の原理を利用する、すなわち三次元物体の製
作に造形技術を応用し、コンピュータ指令から、直接、
computer aided design（CAD）およびcomputer aided m
anufacturing（CAM）同時に実行して、三次元物体の物
体を作っている。本発明は、製造工程の設計段階におい
て、または製造システムとして、または純粋な芸術形状
として、モデルおよび試作品を作成する目的で利用する
ことができる。
“立体造形”は、硬化可能な材料の薄い層、すなわち
UV硬化可能な材料を、互いに他の表面上に連続して“印
刷（塗布）”することにより固体の物体を作るための方
法および装置である。
UV硬化可能な材料を、互いに他の表面上に連続して“印
刷（塗布）”することにより固体の物体を作るための方
法および装置である。
UV硬化可能な液体の表面または層を照射するUV光の、
プログラム化された可動スポットビームは、液体の表面
における物体の固体断面を形成するために使用される。
そのとき物体は、プログラムされた方法で、１つの層の
厚さだけ液体表面から動かされ、次の断面がそのとき形
成され、物体を定める直前の層に付着させられる。この
過程は、完全な物体が形成するまで続けられる。
プログラム化された可動スポットビームは、液体の表面
における物体の固体断面を形成するために使用される。
そのとき物体は、プログラムされた方法で、１つの層の
厚さだけ液体表面から動かされ、次の断面がそのとき形
成され、物体を定める直前の層に付着させられる。この
過程は、完全な物体が形成するまで続けられる。
殆んどすべての型の物体の形状は、本発明の技術によ
り作られる。複雑な形状は、プログラム化された指令を
作るのを助け、それからプログラム信号を立体造形物体
形成サブシステムに送るためのコンピュータの機能を使
用することにより容易に作られる。勿論、粒子衝撃（電
子ビーム等）、マスクを通しての材料の噴射またはイン
ク噴射による化学反応、あるいは紫外線以外の放射の衝
突のような、硬化可能な流体に対する適当な共同作用す
る刺激の他の形のものが、本発明の精神および範囲から
離れることなしに本発明を実用に使用できることは判る
であろう。
り作られる。複雑な形状は、プログラム化された指令を
作るのを助け、それからプログラム信号を立体造形物体
形成サブシステムに送るためのコンピュータの機能を使
用することにより容易に作られる。勿論、粒子衝撃（電
子ビーム等）、マスクを通しての材料の噴射またはイン
ク噴射による化学反応、あるいは紫外線以外の放射の衝
突のような、硬化可能な流体に対する適当な共同作用す
る刺激の他の形のものが、本発明の精神および範囲から
離れることなしに本発明を実用に使用できることは判る
であろう。
例として、本発明の実施においては、所定の刺激に応
じて固化できる流体媒体の本体は、連続した断面層が作
られる流体媒体の指定された作業表面を定めるように、
適当な容器内に、先ず適当に入れられる。その後に、UV
光のスポットのような適当な形の相互作用する刺激が、
図形パターンとして流体媒体の特定された作用表面に加
えられて、表面に薄い、固い、単独の層を形成するが、
各層は作られるべき三次元物体の隣接する断面となる。
本発明によれば、物体を規定する情報は、特に、カール
と歪みを低減し、分解能、強度、精度、速度および再生
産の経済性を向上するように処理される。
じて固化できる流体媒体の本体は、連続した断面層が作
られる流体媒体の指定された作業表面を定めるように、
適当な容器内に、先ず適当に入れられる。その後に、UV
光のスポットのような適当な形の相互作用する刺激が、
図形パターンとして流体媒体の特定された作用表面に加
えられて、表面に薄い、固い、単独の層を形成するが、
各層は作られるべき三次元物体の隣接する断面となる。
本発明によれば、物体を規定する情報は、特に、カール
と歪みを低減し、分解能、強度、精度、速度および再生
産の経済性を向上するように処理される。
連続して隣接する層を順に重ねることは、それらが形
成されるに従って、層を一体にし、所望の三次元物体を
定めるように、自動的に行われる。流体媒体が硬化し、
固体材料が作業表面に薄い層として形成されると、第１
の積層が固定された適当な昇降台は、プログラムされた
方法で、適当なアクチュエータにより、すべてマイクロ
コンピュータなどの制御の下に、作業表面から遠くなる
ように動かされる。このようにして、作業表面において
初めて形成された固体材料は、その表面から動かされ、
新しい液体が作業表面位置に流れ込む。この新しい液体
の部分は、プログラムされたUV光スポットにより固体材
料に変換されて新しい積層となり、この新しい積層は、
それに隣接する材料、すなわち直前の積層に付着するよ
うに隣接する。この処理は、三次元物体が完全に形成さ
れるまで続けられる。それから、形成された物体は、容
器から取り出され、装置は最初の物体と同じ、またはコ
ンピュータ等により作られた全く新しい物体である他の
物体を作るのに用いることができるようになる。
成されるに従って、層を一体にし、所望の三次元物体を
定めるように、自動的に行われる。流体媒体が硬化し、
固体材料が作業表面に薄い層として形成されると、第１
の積層が固定された適当な昇降台は、プログラムされた
方法で、適当なアクチュエータにより、すべてマイクロ
コンピュータなどの制御の下に、作業表面から遠くなる
ように動かされる。このようにして、作業表面において
初めて形成された固体材料は、その表面から動かされ、
新しい液体が作業表面位置に流れ込む。この新しい液体
の部分は、プログラムされたUV光スポットにより固体材
料に変換されて新しい積層となり、この新しい積層は、
それに隣接する材料、すなわち直前の積層に付着するよ
うに隣接する。この処理は、三次元物体が完全に形成さ
れるまで続けられる。それから、形成された物体は、容
器から取り出され、装置は最初の物体と同じ、またはコ
ンピュータ等により作られた全く新しい物体である他の
物体を作るのに用いることができるようになる。
CADシステムのデータベースは、種々の形を取り得
る。１つの形は、多角形、典型的には三角形のメッシュ
として物体の表面を表現することからなる。これらの三
角形は、完全に物体の内面および外面を形成する。この
CAD描画は、各三角形に対する単位長法線ベクトルをも
含んでいる。法線は、三角形が境界を付けている固体か
ら離れるように指して、傾斜を示している。“PHIGS"等
の形のCADデータを処理して、立体造形によりモデルを
形成するために使用される層毎のベクトルにする手段が
用意される。そのような情報は、最後にラスタ走査出力
データ等に変換される。
る。１つの形は、多角形、典型的には三角形のメッシュ
として物体の表面を表現することからなる。これらの三
角形は、完全に物体の内面および外面を形成する。この
CAD描画は、各三角形に対する単位長法線ベクトルをも
含んでいる。法線は、三角形が境界を付けている固体か
ら離れるように指して、傾斜を示している。“PHIGS"等
の形のCADデータを処理して、立体造形によりモデルを
形成するために使用される層毎のベクトルにする手段が
用意される。そのような情報は、最後にラスタ走査出力
データ等に変換される。
前に示したように、立体造形法は、液体プラスチック
の連続した層を固化することにより、部品を作成するた
めに可動レーザビームを使用する三次元塗布方法であ
る。この方法は、設計者が、本発明の概念を利用して、
カール、ストレス、鳥の巣および他の歪みを低減し、数
時間で精密なプラスチックモデルを作成するようなデザ
インを、CADシステムにおいて設計することを可能にし
ている。例として、立体造形処理は次の段階を含んでい
る。
の連続した層を固化することにより、部品を作成するた
めに可動レーザビームを使用する三次元塗布方法であ
る。この方法は、設計者が、本発明の概念を利用して、
カール、ストレス、鳥の巣および他の歪みを低減し、数
時間で精密なプラスチックモデルを作成するようなデザ
インを、CADシステムにおいて設計することを可能にし
ている。例として、立体造形処理は次の段階を含んでい
る。
第１に、固体モデルが、立体造形処理について特別な
参照なしに、CADシステムにおける普通の方法で設計さ
れる。
参照なしに、CADシステムにおける普通の方法で設計さ
れる。
立体造形のためのモデル準備は、最適配置を選択する
こと、支持部を追加すること、適当なストレスを低減す
る小孔を形成すること、および立体造形システムの操作
パラメータを選ぶことを含んでいる。最適配置は、
（１）物体が排液することを可能にし、（２）最小数の
支持されない表面を持ち、（３）重要な表面を最適に
し、（４）物体が樹脂の浴内に収まることを可能にす
る。支持部は結合されない区間を固定するため、および
他の目的で付加されねばならず、支持部のCADライブラ
リは、この目的で用意される。立体造形作業パラメータ
は、モデル寸法及び層（slice）厚さの選択を含んでい
る。
こと、支持部を追加すること、適当なストレスを低減す
る小孔を形成すること、および立体造形システムの操作
パラメータを選ぶことを含んでいる。最適配置は、
（１）物体が排液することを可能にし、（２）最小数の
支持されない表面を持ち、（３）重要な表面を最適に
し、（４）物体が樹脂の浴内に収まることを可能にす
る。支持部は結合されない区間を固定するため、および
他の目的で付加されねばならず、支持部のCADライブラ
リは、この目的で用意される。立体造形作業パラメータ
は、モデル寸法及び層（slice）厚さの選択を含んでい
る。
固体モデルの表面は、そのとき三角形、典型的に“PH
IGS"に分割される。三角形はベクトル計算のための最小
多角形である。三角形が数多く形成される程、表面分解
能が良好となり、従ってCAD設計に関して形成された物
体はより精密となる。
IGS"に分割される。三角形はベクトル計算のための最小
多角形である。三角形が数多く形成される程、表面分解
能が良好となり、従ってCAD設計に関して形成された物
体はより精密となる。
三角形座標を表わすデータ点、およびこれに対する法
線は、そのとき典型的に“PHIGS"としてETHERNETのよう
な適当なネットワーク通信を経て立体造形システムに伝
達される。そこで立体造形システムのソフトウェアは、
選ばれた厚さにおいて三角形区間を水平に（XY平面）薄
く切る。
線は、そのとき典型的に“PHIGS"としてETHERNETのよう
な適当なネットワーク通信を経て立体造形システムに伝
達される。そこで立体造形システムのソフトウェアは、
選ばれた厚さにおいて三角形区間を水平に（XY平面）薄
く切る。
次に立体造形ユニット（SLA）は、区間境界、ハッチ
および水平表面（表皮）ベクトルを計算する。ハッチベ
クトルは、境界ベクトルの間のクロス・ハッチングから
なる。幾つかの“スタイル”すなわちスライス型が利用
される。高速度でかつ大きい重なりで追跡される表皮ベ
クトルは、物体の外側水平表面を形成する。内部領域、
頂部および底部表皮内の領域は、クロス・ハッチベクト
ルによる他は満たされない。
および水平表面（表皮）ベクトルを計算する。ハッチベ
クトルは、境界ベクトルの間のクロス・ハッチングから
なる。幾つかの“スタイル”すなわちスライス型が利用
される。高速度でかつ大きい重なりで追跡される表皮ベ
クトルは、物体の外側水平表面を形成する。内部領域、
頂部および底部表皮内の領域は、クロス・ハッチベクト
ルによる他は満たされない。
そのときSLAは、ヘリウム・カドミウムレーザ等の紫
外線ビームを光硬化樹脂の表面を横切って動かし、それ
が当たる液体を固化することにより一回で水平層上に物
体を形成する。樹脂中の吸収は、レーザ光が、深く貫通
するのを防止し、薄い層が作られるようにする。各層
は、次の順序で描かれるベクトルを有している。境界、
ハッチおよび表面。
外線ビームを光硬化樹脂の表面を横切って動かし、それ
が当たる液体を固化することにより一回で水平層上に物
体を形成する。樹脂中の吸収は、レーザ光が、深く貫通
するのを防止し、薄い層が作られるようにする。各層
は、次の順序で描かれるベクトルを有している。境界、
ハッチおよび表面。
SLAにより描かれる第１の層は、液体表面の丁度下に
ある水平プラットフォームに付着する。このプラットフ
ォームは、昇降台に取り付けられ、それからコンピュー
タ制御により昇降台を下げる。層を描いた後に、プラッ
トフォームは、数mmの短距離を流体中に沈下して、予め
硬化された層を新しい液体でおおい、それから小さい距
離上昇して、液体を薄いフィルムとして離し、そのフィ
ルムから第２の層が形成される。液体表面を平らにする
休止の後、次の層が描かれる。樹脂が付着性を持ってい
るので、第２の層は第１の層に固く付着するようにな
る。この処理は繰り返され、最後にすべての層が描かれ
て、三次元物体全体が形成される。通常物体の底部6.35
ミリ（0.25インチ）程度が支持構造であって、その上に
所望の部分が作られる。光に露出されていない樹脂は、
次の物体に使用されるべく容器の中に残っている。材料
の消耗は非常に少ない。
ある水平プラットフォームに付着する。このプラットフ
ォームは、昇降台に取り付けられ、それからコンピュー
タ制御により昇降台を下げる。層を描いた後に、プラッ
トフォームは、数mmの短距離を流体中に沈下して、予め
硬化された層を新しい液体でおおい、それから小さい距
離上昇して、液体を薄いフィルムとして離し、そのフィ
ルムから第２の層が形成される。液体表面を平らにする
休止の後、次の層が描かれる。樹脂が付着性を持ってい
るので、第２の層は第１の層に固く付着するようにな
る。この処理は繰り返され、最後にすべての層が描かれ
て、三次元物体全体が形成される。通常物体の底部6.35
ミリ（0.25インチ）程度が支持構造であって、その上に
所望の部分が作られる。光に露出されていない樹脂は、
次の物体に使用されるべく容器の中に残っている。材料
の消耗は非常に少ない。
後の処理は、過剰樹脂を取り除くように形成された物
体から排液し、完全に重合させるように紫外線硬化また
は加熱硬化をさせ、その後支持部を取り除く。サンディ
ング、および実用モデルへの組立てを含む付加的処理も
行われる。
体から排液し、完全に重合させるように紫外線硬化また
は加熱硬化をさせ、その後支持部を取り除く。サンディ
ング、および実用モデルへの組立てを含む付加的処理も
行われる。
本発明の新規で、改善された立体造形システムは、プ
ラスチック物体を作るため一般に使用されている装置に
比して多くの利点を持っている。本発明の方法および装
置は、設計計画図を作る必要と、工具設計および工具の
必要を無くしている。設計者は、コンピュータと立体造
形装置により直接に作業をし、コンピュータの出力スク
リーンに表示された設計に満足すれば、直接検査のため
に部品を作ることができる。若し設計が変えられるべき
であれば、それはコンピュータにより容易に行われ、そ
れからもう一つの部品が、変更が正しかったことを確認
するために作られる。若し設計が、相互に作用する設計
パラメータを持つ幾つかの部品を要求するなら、本発明
の方法は、さらに有用なものとなる。何故ならば、部品
設計のすべてが、急速に変更され、再び作られて、部品
のアセンブリ全体が、必要ならば繰り返して作られ検査
されるからである。さらに本発明のデータ操作技術は、
ストレス、カールおよび歪みを低減し、分解能、強度、
精度、製作の速度および経済性を向上した物体の製作
を、難しいな複雑な物体形状に対しても、可能にしてい
る。
ラスチック物体を作るため一般に使用されている装置に
比して多くの利点を持っている。本発明の方法および装
置は、設計計画図を作る必要と、工具設計および工具の
必要を無くしている。設計者は、コンピュータと立体造
形装置により直接に作業をし、コンピュータの出力スク
リーンに表示された設計に満足すれば、直接検査のため
に部品を作ることができる。若し設計が変えられるべき
であれば、それはコンピュータにより容易に行われ、そ
れからもう一つの部品が、変更が正しかったことを確認
するために作られる。若し設計が、相互に作用する設計
パラメータを持つ幾つかの部品を要求するなら、本発明
の方法は、さらに有用なものとなる。何故ならば、部品
設計のすべてが、急速に変更され、再び作られて、部品
のアセンブリ全体が、必要ならば繰り返して作られ検査
されるからである。さらに本発明のデータ操作技術は、
ストレス、カールおよび歪みを低減し、分解能、強度、
精度、製作の速度および経済性を向上した物体の製作
を、難しいな複雑な物体形状に対しても、可能にしてい
る。
設計が完了した後、部品製作が直ちに始まるので設計
と製作との間に何週も、何月も必要としない。立体造形
は特に短時間運転製作に有用である。何故ならば、工具
作業の必要が無くなり、製品整備時間が最小となるから
である。同様に、設計変更、および注文部品がこの技術
を使用して容易に得られる。部品を作ることが容易なた
めに、立体造形は、金属または他の材料部品が現在使用
されている多くの場所に、プラスチック部品を使用でき
るようにする。さらに、費用のかかる金属または他の材
料部品を作ることを決定する前に、物体のプラスチック
モデルを急速に、経済的に用意することを可能にする。
と製作との間に何週も、何月も必要としない。立体造形
は特に短時間運転製作に有用である。何故ならば、工具
作業の必要が無くなり、製品整備時間が最小となるから
である。同様に、設計変更、および注文部品がこの技術
を使用して容易に得られる。部品を作ることが容易なた
めに、立体造形は、金属または他の材料部品が現在使用
されている多くの場所に、プラスチック部品を使用でき
るようにする。さらに、費用のかかる金属または他の材
料部品を作ることを決定する前に、物体のプラスチック
モデルを急速に、経済的に用意することを可能にする。
従って、本発明の新規で改善された立体造形方法およ
び装置は、ストレス、カール、鳥の巣または他の歪みを
低減し、急速に、確実に、精密に、経済的に三次元部品
等を設計し、製作することのできる、改善されたCADお
よびCAMシステムに対して長年あった要求を満足する。
び装置は、ストレス、カール、鳥の巣または他の歪みを
低減し、急速に、確実に、精密に、経済的に三次元部品
等を設計し、製作することのできる、改善されたCADお
よびCAMシステムに対して長年あった要求を満足する。
本発明の上記および他の目的および利点は、図示した
実施形態の添付図面と共に、以下の詳細な説明により明
らかとなる。
実施形態の添付図面と共に、以下の詳細な説明により明
らかとなる。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明を実施するための立体造形システム
の全体ブロック図、 第２および３図は、本発明の立体造形の方法を実施す
るときに使用される基本概念を示すフローチャート、 第４図は、本発明の実施に適したシステムの概略およ
び直立断面図の組合せブロック図、 第５図は、本発明の実施のための立体造形の第２の実
施形態の直立断面図、 第６図は、立体造形の全体のデータ流れ、データ操作
およびデータ管理を詳細に示すソフトウェア組織フロー
チャート、 第7a−7b図は、歪まされた部品、および“小孔”を使
用して歪みを無くした部品の斜視図、 第8a−8b図は、典型的なカールの発生位置に小孔を利
用したものを示す斜視図、 第9a−9b図は、厚い内部構造においてカールを禁止す
るために小孔を利用したものを示す斜視図、 第10図は、小孔のないCAD設計の円錐体の側面図、 第11および12図は、スライスされたCAD設計のコー
ン、およびそれが組立てられた後の状態を示す側面図、 第13図は、小孔が差込まれるXY面における可能な場所
を示すCAD設計の円錐体の頂面図、 第14図は、小孔を付けたスライスされたCAD設計の円
錐体の組立てられた後の状態を示す側面図、 第15図は、小孔のない円錐体の２つの断面の頂面図、 第16図は、描かれた境界ベクトルだけを示す第２の層
を有する円錐体の２つの断面の頂面図、 第17図は、特定の場所のクロス・ハッチと接触してい
ない境界ベクトルを示す第２の層を有する円錐体の２つ
の断面の頂面図、 第18図は、小孔を付けた円錐体の２つの断面の頂面
図、 第19図は、描かれた境界ベクトルだけを示す第２の層
を有する小孔を付けた円錐体の２つの断面の頂面図、 第20図は、何処もクロス・ハッチと接触している境界
ベクトルを示す第２の層を有する小孔を付けた円錐体の
２つの断面の頂面図、 第21図は、立体造形処理におけるキー段階の斜視図、 第22a−22cは、立体造形システムの主成分の斜視図、 第23図は、立体造形システムのブロック図、 第24図は、立体造形システムのソフトウェアの線図、 第25a−25b図は、制御パネルと表示器との斜視図、 第26図は、サンプル部品表、 第27図は、サンプル作業曲線、 第28a−28e図は、推奨される光学清浄技術を示す斜視
図、 第29図は、空気フィルタ取外しの斜視図、 第30a−30b図は、スライスコンピュータ成分の斜視
図、 第31a−31b図は、電子キャビネット成分の斜視図、 第32a−32b図は、光学成分の斜視図、 第33図は、チャンバ成分の斜視図 第34a−34b図は、レーザ共振器の斜視図、 第35a−35b図は、光学装置の斜視図、 第36図は、チャンバの斜視図、 第37図は、SLA−１立体造形システムの斜視図、 第38a図−38b図は、電子キャビネット集合体の斜視
図、 第39図は、光学装置集合体の斜視図、 第40a−40b図は、チャンバ集合体の斜視図 第41図は、SLA−１の配線図、 第42図は、SLAを備えた部品を作るのに必要な処理の
全体接続図、 第43a−43b図は、PHIGS標準に従って物体を細かく区
切った小面で示す表示図、 第44図は、Intel 80287マスコプロセッサに両立する
２進浮動点フォーマットの図表、 第45図は、TEST0017.STLファイルにより表わされる物
体の斜視図、 第46a−46b図は、試験部品仕様書の図表、 第47a−47b図は、試験部品の空間配置図である。
の全体ブロック図、 第２および３図は、本発明の立体造形の方法を実施す
るときに使用される基本概念を示すフローチャート、 第４図は、本発明の実施に適したシステムの概略およ
び直立断面図の組合せブロック図、 第５図は、本発明の実施のための立体造形の第２の実
施形態の直立断面図、 第６図は、立体造形の全体のデータ流れ、データ操作
およびデータ管理を詳細に示すソフトウェア組織フロー
チャート、 第7a−7b図は、歪まされた部品、および“小孔”を使
用して歪みを無くした部品の斜視図、 第8a−8b図は、典型的なカールの発生位置に小孔を利
用したものを示す斜視図、 第9a−9b図は、厚い内部構造においてカールを禁止す
るために小孔を利用したものを示す斜視図、 第10図は、小孔のないCAD設計の円錐体の側面図、 第11および12図は、スライスされたCAD設計のコー
ン、およびそれが組立てられた後の状態を示す側面図、 第13図は、小孔が差込まれるXY面における可能な場所
を示すCAD設計の円錐体の頂面図、 第14図は、小孔を付けたスライスされたCAD設計の円
錐体の組立てられた後の状態を示す側面図、 第15図は、小孔のない円錐体の２つの断面の頂面図、 第16図は、描かれた境界ベクトルだけを示す第２の層
を有する円錐体の２つの断面の頂面図、 第17図は、特定の場所のクロス・ハッチと接触してい
ない境界ベクトルを示す第２の層を有する円錐体の２つ
の断面の頂面図、 第18図は、小孔を付けた円錐体の２つの断面の頂面
図、 第19図は、描かれた境界ベクトルだけを示す第２の層
を有する小孔を付けた円錐体の２つの断面の頂面図、 第20図は、何処もクロス・ハッチと接触している境界
ベクトルを示す第２の層を有する小孔を付けた円錐体の
２つの断面の頂面図、 第21図は、立体造形処理におけるキー段階の斜視図、 第22a−22cは、立体造形システムの主成分の斜視図、 第23図は、立体造形システムのブロック図、 第24図は、立体造形システムのソフトウェアの線図、 第25a−25b図は、制御パネルと表示器との斜視図、 第26図は、サンプル部品表、 第27図は、サンプル作業曲線、 第28a−28e図は、推奨される光学清浄技術を示す斜視
図、 第29図は、空気フィルタ取外しの斜視図、 第30a−30b図は、スライスコンピュータ成分の斜視
図、 第31a−31b図は、電子キャビネット成分の斜視図、 第32a−32b図は、光学成分の斜視図、 第33図は、チャンバ成分の斜視図 第34a−34b図は、レーザ共振器の斜視図、 第35a−35b図は、光学装置の斜視図、 第36図は、チャンバの斜視図、 第37図は、SLA−１立体造形システムの斜視図、 第38a図−38b図は、電子キャビネット集合体の斜視
図、 第39図は、光学装置集合体の斜視図、 第40a−40b図は、チャンバ集合体の斜視図 第41図は、SLA−１の配線図、 第42図は、SLAを備えた部品を作るのに必要な処理の
全体接続図、 第43a−43b図は、PHIGS標準に従って物体を細かく区
切った小面で示す表示図、 第44図は、Intel 80287マスコプロセッサに両立する
２進浮動点フォーマットの図表、 第45図は、TEST0017.STLファイルにより表わされる物
体の斜視図、 第46a−46b図は、試験部品仕様書の図表、 第47a−47b図は、試験部品の空間配置図である。
発明の詳細な説明 本発明によれば、物体の区間を分離することにより歪
みが低減されるので、１つの区間から他の区間へストレ
スが伝達されない。この分離技術は、与えられた区間に
おける歪みを、その区間内に進展させられたストレスだ
けによる他区間からのストレスによらない歪みに制限す
る。
みが低減されるので、１つの区間から他の区間へストレ
スが伝達されない。この分離技術は、与えられた区間に
おける歪みを、その区間内に進展させられたストレスだ
けによる他区間からのストレスによらない歪みに制限す
る。
図面によれば、特に第１図によれば、本発明を実施す
るのに適した全般の立体造形システムのブロック図が示
されている。CAD発生器２と、適当なインターフェイス
３とは、形成されるべき物体のデータ記述を、典型的に
はPHIGSフォーマットに、ETHERNETのような回路網通信
等を経て、インターフェイスコンピュータ４に与え、そ
こで物体データは操作されて、データを最適化し、スト
レス、カールおよび歪みを低減し、分解能、強度、精
度、速度および再生の経済性を、困難な複雑な物体形状
に対しても、向上させる出力データを与える。インター
フェイスコンピュータ４は、スライス（断面層を形成）
し、層の厚さを変え、多角形頂点を平滑にし、満たし、
平らな表皮、平面に近い表皮、上向きおよび下向き表皮
を作り、寸法を決め、クロッスハッチをし、ベクトルを
計算して層データを発生する。ベクトルの型についての
さらに詳細は、米国特許第出願第182,830号およびその
一部継続出願第269,801号に記載されている。境界ベク
トルは、各断面の輪郭を追跡するために使用され、ハッ
チベクトルは、境界ベクトル間の内部構造を与えるのに
使用され、表皮ベクトルは、物体の外表面を定めるのに
使用される。それらは、次の順序、境界、ハッチ、表皮
に従って追跡される。
るのに適した全般の立体造形システムのブロック図が示
されている。CAD発生器２と、適当なインターフェイス
３とは、形成されるべき物体のデータ記述を、典型的に
はPHIGSフォーマットに、ETHERNETのような回路網通信
等を経て、インターフェイスコンピュータ４に与え、そ
こで物体データは操作されて、データを最適化し、スト
レス、カールおよび歪みを低減し、分解能、強度、精
度、速度および再生の経済性を、困難な複雑な物体形状
に対しても、向上させる出力データを与える。インター
フェイスコンピュータ４は、スライス（断面層を形成）
し、層の厚さを変え、多角形頂点を平滑にし、満たし、
平らな表皮、平面に近い表皮、上向きおよび下向き表皮
を作り、寸法を決め、クロッスハッチをし、ベクトルを
計算して層データを発生する。ベクトルの型についての
さらに詳細は、米国特許第出願第182,830号およびその
一部継続出願第269,801号に記載されている。境界ベク
トルは、各断面の輪郭を追跡するために使用され、ハッ
チベクトルは、境界ベクトル間の内部構造を与えるのに
使用され、表皮ベクトルは、物体の外表面を定めるのに
使用される。それらは、次の順序、境界、ハッチ、表皮
に従って追跡される。
コンピュータ４からのベクトルデータおよびパラメー
タは、立体造形システムレーザ、鏡、昇降台等を操作す
るための制御器サブシステム５に向けられる。
タは、立体造形システムレーザ、鏡、昇降台等を操作す
るための制御器サブシステム５に向けられる。
第２および３図は、立体造形により三次元物体を作る
ための本発明の基本システムを示すフローチャートであ
る。
ための本発明の基本システムを示すフローチャートであ
る。
紫外線（UV）、または電子ビーム、可視または不可視
光の照射、インク噴射によりまたは適当なマスクを経て
印加される反応化学製品の相互に作用する他の形の刺激
により、固体状態ポリマに変えられるように誘導される
多くの液体状態化学製品が知られている。UV硬化可能な
化学製品は、高速印刷用インキとして、紙および他の材
料の被覆処理において接着剤として、また他の専門領域
において現在使用されている。
光の照射、インク噴射によりまたは適当なマスクを経て
印加される反応化学製品の相互に作用する他の形の刺激
により、固体状態ポリマに変えられるように誘導される
多くの液体状態化学製品が知られている。UV硬化可能な
化学製品は、高速印刷用インキとして、紙および他の材
料の被覆処理において接着剤として、また他の専門領域
において現在使用されている。
造形技術は、種々の技術を使用するグラフィック物体
を再生する技術である。最近の例は、写真再生、ゼログ
ラフおよびマイクロエレクトロニクスの製造に使用され
ているようなマイクロ造形技術である。プロッタまたは
陰極管に表示されたコンピュータで発生されるグラフ
は、画像がコンピュータでコードされる物体である造形
技術の形でもある。
を再生する技術である。最近の例は、写真再生、ゼログ
ラフおよびマイクロエレクトロニクスの製造に使用され
ているようなマイクロ造形技術である。プロッタまたは
陰極管に表示されたコンピュータで発生されるグラフ
は、画像がコンピュータでコードされる物体である造形
技術の形でもある。
コンピュータ補助設計（CAD）と、コンピュータ補助
製造（CAM）とは、設計と製造との処理にコンピュータ
の能力を適用する技術である。CADの典型的な例は、電
子印刷回路設計の領域においてであるが、コンピュータ
とプロッタとは、コンピュータデータ入力として設計パ
ラメータが与えられて、印刷回路盤の設計を製図してい
る。CAMの典型的な例は、数値制御ミリング盤である
が、コンピュータとミリング盤とは、正しいプログラム
指示が与えられて、金属部品を作っている。CADもCAM
も、重要であって、急速に成長している技術である。
製造（CAM）とは、設計と製造との処理にコンピュータ
の能力を適用する技術である。CADの典型的な例は、電
子印刷回路設計の領域においてであるが、コンピュータ
とプロッタとは、コンピュータデータ入力として設計パ
ラメータが与えられて、印刷回路盤の設計を製図してい
る。CAMの典型的な例は、数値制御ミリング盤である
が、コンピュータとミリング盤とは、正しいプログラム
指示が与えられて、金属部品を作っている。CADもCAM
も、重要であって、急速に成長している技術である。
本発明の主目的は、UV硬化されたプラスチック等と組
み合わせて、コンピュータで作られたグラフの原理を利
用して、同時にCADおよびCAMを行い、コンピュータ指示
から直接に、三次元物体を作ることである。本発明は、
立体造形に関連させられて、製品開発の設計段階におい
て、または製造装置として、または芸術形状として、モ
デルまたは試作品を作成するのに使用される。本発明
は、本発明者の中の一人、Chales.W.Hullに、1986年３
月11日に発行された米国特許第4,575,330号に述べられ
ている立体造形法を発展させたものである。
み合わせて、コンピュータで作られたグラフの原理を利
用して、同時にCADおよびCAMを行い、コンピュータ指示
から直接に、三次元物体を作ることである。本発明は、
立体造形に関連させられて、製品開発の設計段階におい
て、または製造装置として、または芸術形状として、モ
デルまたは試作品を作成するのに使用される。本発明
は、本発明者の中の一人、Chales.W.Hullに、1986年３
月11日に発行された米国特許第4,575,330号に述べられ
ている立体造形法を発展させたものである。
特に第２図について見ると、立体造形方法が広く概説
されている。段階８は、システムにより形成されるべき
三次元物体を表わす、典型的にデジタル形状で、CADま
たな他のデータを発生することを要求する。このCADデ
ータは、通常、表面を、多角形の型、三角形および現在
好ましい傾斜表示のためのこれら三角形の平面に直角な
法線を定め、本発明の現在好ましい実施形態は、ANSI標
準として目下適用されているProgrammer's Hierachial
Interactive Graphic System（PHIGS）に従う。この標
準は、例としてTemplate,Megatek Corp.,San.Diego,Cal
fornia,により刊行された刊行物“Understanding PHIG
S"に記載されている。
されている。段階８は、システムにより形成されるべき
三次元物体を表わす、典型的にデジタル形状で、CADま
たな他のデータを発生することを要求する。このCADデ
ータは、通常、表面を、多角形の型、三角形および現在
好ましい傾斜表示のためのこれら三角形の平面に直角な
法線を定め、本発明の現在好ましい実施形態は、ANSI標
準として目下適用されているProgrammer's Hierachial
Interactive Graphic System（PHIGS）に従う。この標
準は、例としてTemplate,Megatek Corp.,San.Diego,Cal
fornia,により刊行された刊行物“Understanding PHIG
S"に記載されている。
段階９においては、PHIGSデータまたはその等価物
が、本発明により、独自の変換システムによって、三次
元物体を形成するとき立体造形出力システムを駆動する
ための変調されたデータベースに変換される。この関係
で、物体を定める情報は、ストレス、カールおよび歪み
を低減し、分解能、強度、および再生の精度を向上する
ように処理される。
が、本発明により、独自の変換システムによって、三次
元物体を形成するとき立体造形出力システムを駆動する
ための変調されたデータベースに変換される。この関係
で、物体を定める情報は、ストレス、カールおよび歪み
を低減し、分解能、強度、および再生の精度を向上する
ように処理される。
従って、本発明の立体造形システムは、流体媒体の選
ばれた表面に形成されるべき物体の断面パターンを作る
ことにより三次元物体を作ることであって、その流体媒
体は、UV硬化液体等であり、衝撃放射、電子ビームまた
は他の粒子の衝突、または化学製品を印加（流体表面に
隣接するマスク上にインキ噴射または吹付け）のような
適当な共同して作用する刺激に応じて、その物理的状態
を変えることができるもので、物体の対応して連続する
隣接継面を示す、連続して隣接する積層が、自動的に形
成され、一体にされて、物体の段階状積層または薄層強
化部を作り、それにより、三次元物体が、形成処理の間
に、流体媒体の平面またはシート状表面に形成され、設
計される。
ばれた表面に形成されるべき物体の断面パターンを作る
ことにより三次元物体を作ることであって、その流体媒
体は、UV硬化液体等であり、衝撃放射、電子ビームまた
は他の粒子の衝突、または化学製品を印加（流体表面に
隣接するマスク上にインキ噴射または吹付け）のような
適当な共同して作用する刺激に応じて、その物理的状態
を変えることができるもので、物体の対応して連続する
隣接継面を示す、連続して隣接する積層が、自動的に形
成され、一体にされて、物体の段階状積層または薄層強
化部を作り、それにより、三次元物体が、形成処理の間
に、流体媒体の平面またはシート状表面に形成され、設
計される。
第２図に示された上記の技術は、第３図のフローチャ
ートにさらによく概説されているが、再び段階８は、シ
ステムにより形成されるべき三次元物体を表わすCADま
たは他のデータを、典型的にデジタル形に作ることを必
要とする。再び、段階９において、PHIGSデータは、独
自の変換システムにより、三次元物体を作るときに立体
造形を駆動するための変調されたデータに変換される。
段階12は、規定された反応刺激に応じて固化できる流体
媒体を含むことを必要とする。段階13は、第１図のコン
ピュータ４からのデータ出力に応じて、指定された流体
表面に、グラフパターンのような刺激を印加して、その
表面に薄く、固い単独の層を沢山作り、各層が、作られ
るべき三次元物体の隣接する断面を表わすようにするこ
とを要求する。本発明の実用の利用においては、各積層
は薄い積層であるが、断面を形成し、形成されるべき物
体の他の断面を定める隣接する積層に接着するのに適当
な粘性を持つのに充分な厚さである。
ートにさらによく概説されているが、再び段階８は、シ
ステムにより形成されるべき三次元物体を表わすCADま
たは他のデータを、典型的にデジタル形に作ることを必
要とする。再び、段階９において、PHIGSデータは、独
自の変換システムにより、三次元物体を作るときに立体
造形を駆動するための変調されたデータに変換される。
段階12は、規定された反応刺激に応じて固化できる流体
媒体を含むことを必要とする。段階13は、第１図のコン
ピュータ４からのデータ出力に応じて、指定された流体
表面に、グラフパターンのような刺激を印加して、その
表面に薄く、固い単独の層を沢山作り、各層が、作られ
るべき三次元物体の隣接する断面を表わすようにするこ
とを要求する。本発明の実用の利用においては、各積層
は薄い積層であるが、断面を形成し、形成されるべき物
体の他の断面を定める隣接する積層に接着するのに適当
な粘性を持つのに充分な厚さである。
第３図の段階14は、連続する隣接する層または積層が
形成されるときに、種種の層を一体にし、所望の三次元
物体を定めるために、それらの層を重ね合わせることを
要求する。本発明の正常な実施においては、流体媒体が
硬化し、固体材料が１つの層を定めるように形成するに
従って、その積層は流体媒体の作業表面から動かされ、
次の積層が、前に形成された積層と入替る新しい液体内
に形成され、各連続する積層が重ね合わされ（硬化され
た流体媒体の自然の粘着性により）、すべての他の断面
積層と一体にされる。勿論、前に示されたように、本発
明は、垂直方向と水平方向との間の（垂直面から水平面
に移行する際の）変化において起こる問題をも処理す
る。
形成されるときに、種種の層を一体にし、所望の三次元
物体を定めるために、それらの層を重ね合わせることを
要求する。本発明の正常な実施においては、流体媒体が
硬化し、固体材料が１つの層を定めるように形成するに
従って、その積層は流体媒体の作業表面から動かされ、
次の積層が、前に形成された積層と入替る新しい液体内
に形成され、各連続する積層が重ね合わされ（硬化され
た流体媒体の自然の粘着性により）、すべての他の断面
積層と一体にされる。勿論、前に示されたように、本発
明は、垂直方向と水平方向との間の（垂直面から水平面
に移行する際の）変化において起こる問題をも処理す
る。
そのような断面の積層を作る処理は、何回も繰返され
て、三次元物体が形成される。そこで、物体は取外さ
れ、前の物体と同じ、または立体造形システムを制御す
るプログラムを変えることにより形成された全く新しい
物体である他の物体を作ることが容易である。
て、三次元物体が形成される。そこで、物体は取外さ
れ、前の物体と同じ、または立体造形システムを制御す
るプログラムを変えることにより形成された全く新しい
物体である他の物体を作ることが容易である。
第４−５図は、第１−３図のシステムおよびフローチ
ャートにより示され、記載された立体造形方法を実施す
るのに適した種々の装置を示している。
ャートにより示され、記載された立体造形方法を実施す
るのに適した種々の装置を示している。
前に示されているように、“立体造形”は、硬化可能
な材料、すなわちUV硬化可能な材料の薄い層を、互いに
その上に連続して“印刷（塗布）”することにより固体
物体を作る方法および装置である。UV硬化可能な液体の
表面または層を照らすUV光のプログラム可能な可動スポ
ットビームが使われて、液体の表面に物体の固体断面を
形成する。そこで、物体はプログラムされた方法で、１
層分だけ液体表面から動かされ、それから次の断面が形
成され、物体を形成する直前の層に接着される。この処
理は、物体全体が形成されるまで続けられる。
な材料、すなわちUV硬化可能な材料の薄い層を、互いに
その上に連続して“印刷（塗布）”することにより固体
物体を作る方法および装置である。UV硬化可能な液体の
表面または層を照らすUV光のプログラム可能な可動スポ
ットビームが使われて、液体の表面に物体の固体断面を
形成する。そこで、物体はプログラムされた方法で、１
層分だけ液体表面から動かされ、それから次の断面が形
成され、物体を形成する直前の層に接着される。この処
理は、物体全体が形成されるまで続けられる。
物体形状のほとんどすべての型は、本発明の技術によ
り作られる。複雑な形状は、プログラムされた指令を作
ることを助け、立体造形物体形成サブシステムにプログ
ラム信号を送るコンピュータの機能を使用することによ
り作られる。
り作られる。複雑な形状は、プログラムされた指令を作
ることを助け、立体造形物体形成サブシステムにプログ
ラム信号を送るコンピュータの機能を使用することによ
り作られる。
CADシステムのデータベースは種々の形を取り得る。
１つの形は、前に示されたように、三角形のメッシュ
（PHIGS）として物体の表面を表わすことからなってい
る。これらの三角形は、物体の内面および外面を完全に
形成する。このCAD表現は、各三角形に対する単位長法
線ベクトルも含んでいる。法線は三角形が囲んでいる固
体から出ている。本発明は、そのようなCADデータを、
立体造形により物体を形成するのに必要な層毎のベクト
ルデータに処理する手段を提供する。
１つの形は、前に示されたように、三角形のメッシュ
（PHIGS）として物体の表面を表わすことからなってい
る。これらの三角形は、物体の内面および外面を完全に
形成する。このCAD表現は、各三角形に対する単位長法
線ベクトルも含んでいる。法線は三角形が囲んでいる固
体から出ている。本発明は、そのようなCADデータを、
立体造形により物体を形成するのに必要な層毎のベクト
ルデータに処理する手段を提供する。
立体造形を成功するように動作させるには、１つの層
から他の層への良好な粘着性がなければならない。従っ
て、１つの層からのプラスチックは、前の層が作られた
ときに形成されたプラスチックを覆わねばならない。直
立セグメントでできたモデルを作るとき、１つの層の上
に形成されるプラスチックは、前の層から前に形成され
たプラスチック上に正確に落ち、これにより良好な粘着
性を与える。層の厚さの有限のジャンプを使用して垂直
方向から水平方向への変遷を始めるに従って、１つの層
に形成されたプラスチックが前に形成された層に接触し
ない点に結局到達し、このことは酷しい付着の問題を起
こす。水平表面自身は付着の問題を与えない。何故なら
ば、水平であることにより、全区間が、構造一体性を維
持して、側−側付着により１つの層上に作られるからで
ある。従って、垂直方向から水平方向へ、または水平方
向から垂直方向への変遷をするときに層間の付着を保証
し、また表面を完全に境界を付ける方法、および形成さ
れた部品におけるストレスと歪みを低減するか、無くす
方法を与える手段が提供される。
から他の層への良好な粘着性がなければならない。従っ
て、１つの層からのプラスチックは、前の層が作られた
ときに形成されたプラスチックを覆わねばならない。直
立セグメントでできたモデルを作るとき、１つの層の上
に形成されるプラスチックは、前の層から前に形成され
たプラスチック上に正確に落ち、これにより良好な粘着
性を与える。層の厚さの有限のジャンプを使用して垂直
方向から水平方向への変遷を始めるに従って、１つの層
に形成されたプラスチックが前に形成された層に接触し
ない点に結局到達し、このことは酷しい付着の問題を起
こす。水平表面自身は付着の問題を与えない。何故なら
ば、水平であることにより、全区間が、構造一体性を維
持して、側−側付着により１つの層上に作られるからで
ある。従って、垂直方向から水平方向へ、または水平方
向から垂直方向への変遷をするときに層間の付着を保証
し、また表面を完全に境界を付ける方法、および形成さ
れた部品におけるストレスと歪みを低減するか、無くす
方法を与える手段が提供される。
新規で改善された立体造形システムの現在都合のよい
実施形態は、第４図の直列断面図に示されている。容器
21はUV硬化液体22等を満たされて、指定された作業表面
23を与える。紫外線26等のプログラム可能な光源は、表
面23の表面に紫外線のスポット27を与える。スポット27
は、光源26を使用した鏡または他の光学または機械的素
子（第４図には図示されない）の運動により、表面23上
を動くことができる。表面23上のスポット27の位置は、
コンピュータ制御システム28により制御される。前に示
されるように、システム28は、CAD設計システム等の中
で発生器20により作られ、PHIGS型またはその同等品の
中でコンピュータ化された変換システム25に向けられて
もよく、そこでは物体を定める情報が、ストレス、カー
ルおよび歪みを低減し、分解能、強度および再生の精度
を向上するように特別に処理される。
実施形態は、第４図の直列断面図に示されている。容器
21はUV硬化液体22等を満たされて、指定された作業表面
23を与える。紫外線26等のプログラム可能な光源は、表
面23の表面に紫外線のスポット27を与える。スポット27
は、光源26を使用した鏡または他の光学または機械的素
子（第４図には図示されない）の運動により、表面23上
を動くことができる。表面23上のスポット27の位置は、
コンピュータ制御システム28により制御される。前に示
されるように、システム28は、CAD設計システム等の中
で発生器20により作られ、PHIGS型またはその同等品の
中でコンピュータ化された変換システム25に向けられて
もよく、そこでは物体を定める情報が、ストレス、カー
ルおよび歪みを低減し、分解能、強度および再生の精度
を向上するように特別に処理される。
容器21内の可動昇降台プラットフォーム29は選択的に
上下に動かされ、プラットフォームの位置はシステム28
により制御される。装置が動作するに従って、それは一
体にされた積層30a、30b、30cの段階的結集により三次
元物体30を作る。
上下に動かされ、プラットフォームの位置はシステム28
により制御される。装置が動作するに従って、それは一
体にされた積層30a、30b、30cの段階的結集により三次
元物体30を作る。
UV硬化液体22の表面は容器21内で一定のレベルに維持
され、液体を硬化させ、それを固体材料に変換するのに
充分な強さのUV光27のスポット、または他の適当な形の
反応刺激が、プログラムされた方法で、作業表面23上を
動かされる。液体22が硬化し、固体材料が形成するに従
って、初めに表面23の丁度下にあった昇降台プラットフ
ォーム29は、適当なアクチュエータによりプログラムさ
れた方法で、表面から下に動かされる。このようにし
て、初めに形成された固体材料は、表面23の下に置か
れ、新しい液体22が表面23上を流れる。この新しい液体
の部分は、プログラムされたUV光スポット27に固体材料
に変換され、新しい材料はその下の材料に付着して接続
する。この処理は、三次元物体30が全部形成されるま
で、続けられる。そこで物体30は容器から取り出され、
装置は他の物体を作るように準備される。そこで他の物
体が作られるか、または新しい物体が、コンピュータ28
内のプログラムを変えることにより作られる。
され、液体を硬化させ、それを固体材料に変換するのに
充分な強さのUV光27のスポット、または他の適当な形の
反応刺激が、プログラムされた方法で、作業表面23上を
動かされる。液体22が硬化し、固体材料が形成するに従
って、初めに表面23の丁度下にあった昇降台プラットフ
ォーム29は、適当なアクチュエータによりプログラムさ
れた方法で、表面から下に動かされる。このようにし
て、初めに形成された固体材料は、表面23の下に置か
れ、新しい液体22が表面23上を流れる。この新しい液体
の部分は、プログラムされたUV光スポット27に固体材料
に変換され、新しい材料はその下の材料に付着して接続
する。この処理は、三次元物体30が全部形成されるま
で、続けられる。そこで物体30は容器から取り出され、
装置は他の物体を作るように準備される。そこで他の物
体が作られるか、または新しい物体が、コンピュータ28
内のプログラムを変えることにより作られる。
硬化可能な液体22、すなわちUV硬化液体は、幾つかの
重要な性質を持たねばならない。
重要な性質を持たねばならない。
（Ａ）それは利用されるUV光源により実用的な物体形成
時間を可能にするのに充分なだけ早く硬化せねばならな
い。（Ｂ）それは付着性があって、連続する層が互いに
付着しなければならない。（Ｃ）その粘着性は充分低く
て、昇降台が物体を動かすときに、新しい液体材料が表
面を過ぎて急速に流れねばならない。（Ｄ）それはUVを
吸収して、形成されたフィルムが適当に薄くなければな
らない。（Ｅ）それは、固体状態において同じ溶媒に適
当に不溶であって、物体が形成された後に、物体がUV硬
化液体および部分的に硬化された液体に関係なく洗浄で
きなければならない。（Ｆ）それはできるだけ無害で刺
激性のないものでなければならない。
時間を可能にするのに充分なだけ早く硬化せねばならな
い。（Ｂ）それは付着性があって、連続する層が互いに
付着しなければならない。（Ｃ）その粘着性は充分低く
て、昇降台が物体を動かすときに、新しい液体材料が表
面を過ぎて急速に流れねばならない。（Ｄ）それはUVを
吸収して、形成されたフィルムが適当に薄くなければな
らない。（Ｅ）それは、固体状態において同じ溶媒に適
当に不溶であって、物体が形成された後に、物体がUV硬
化液体および部分的に硬化された液体に関係なく洗浄で
きなければならない。（Ｆ）それはできるだけ無害で刺
激性のないものでなければならない。
硬化された材料は、それが固体状態になっても、所望
の性質を持たねばならない。これらの性質は、他のプラ
スチック材料を通常に使用するときにも含まれる利用に
依存している。色、感触、強度、電気的性質、燃焼性お
よび可撓性のようなパラメータは、性質の中でも考慮す
べきものである。さらに材料の値段は如何なる場合にも
重要である。
の性質を持たねばならない。これらの性質は、他のプラ
スチック材料を通常に使用するときにも含まれる利用に
依存している。色、感触、強度、電気的性質、燃焼性お
よび可撓性のようなパラメータは、性質の中でも考慮す
べきものである。さらに材料の値段は如何なる場合にも
重要である。
作業立体造形の現在の好ましい実施形態（すなわち第
３図）に使用されるUV硬化材料は、DeSoto,Inc.of Des
Plains,Illinoisで作られるPeSoto SLR800立体造形樹脂
である。
３図）に使用されるUV硬化材料は、DeSoto,Inc.of Des
Plains,Illinoisで作られるPeSoto SLR800立体造形樹脂
である。
光源26は、所望の物体が詳細に形成されるのに充分な
だけ小さく、実用するのに充分急速に使用されるUV硬化
液体を硬化させるのに充分な強さを持つUV光のスポット
27を作る。光源27は、つけたり消したりされ、また動く
ようにプログラムされて、焦点を合わされたスポット27
が液体22の表面23を過ぎて動くように配置されている。
このようにして、スポット27が動くに従って、液体22を
固体に硬化させ、チャート記録器またはプロッタが紙の
上にパターンを描くためにペンを使用するのと同じよう
に、表面上に固体パターンを“描く”。
だけ小さく、実用するのに充分急速に使用されるUV硬化
液体を硬化させるのに充分な強さを持つUV光のスポット
27を作る。光源27は、つけたり消したりされ、また動く
ようにプログラムされて、焦点を合わされたスポット27
が液体22の表面23を過ぎて動くように配置されている。
このようにして、スポット27が動くに従って、液体22を
固体に硬化させ、チャート記録器またはプロッタが紙の
上にパターンを描くためにペンを使用するのと同じよう
に、表面上に固体パターンを“描く”。
立体造形の目下都合のよい実施形態に対する光源26
は、Liconix of Sunnyvale,Calfornia製のModel 4240−
N Held Mulimode Laserのようなヘリウム・カドミウム
紫外線レーザである。
は、Liconix of Sunnyvale,Calfornia製のModel 4240−
N Held Mulimode Laserのようなヘリウム・カドミウム
紫外線レーザである。
第４図のシステムにおいては、表面23を一定レベルに
保ち、物体が取去られた後にこの材料を補充して、焦点
スポット27が、固定された焦点平面上に鋭く焦点となっ
て留まり、作業表面に沿って高い層を形成するのに最高
分解能を保証する手段が用意される。これに関して、焦
点を作って、丁度作業表面23に高い強さの領域を与え、
急速に分散して低い強さになり、これにより硬化処理の
深さを限定し、形成されるべき物体に対する適当な断面
の最も薄い積層を作るようにすることが望ましい。
保ち、物体が取去られた後にこの材料を補充して、焦点
スポット27が、固定された焦点平面上に鋭く焦点となっ
て留まり、作業表面に沿って高い層を形成するのに最高
分解能を保証する手段が用意される。これに関して、焦
点を作って、丁度作業表面23に高い強さの領域を与え、
急速に分散して低い強さになり、これにより硬化処理の
深さを限定し、形成されるべき物体に対する適当な断面
の最も薄い積層を作るようにすることが望ましい。
昇降台29は、形成されている物体30を支持して保持
し、それを要求されるように上下に動かすのに使用され
る。典型的に、層が形成された後、物体30は次の層のレ
ベルを越えて動かされ、固体が形成されたままでいる表
面23において、液体22が瞬時的空所に流れ込めるように
し、それから次の層に対する正しいレベルに戻るように
動かされる。昇降台29に対する条件は、適当な速さで、
適当な精度でプログラムされた方法で動かされ、形成さ
れている物体30の重さを取扱うのに充分なだけ強力であ
ることである。さらに、昇降台29の手動精密調節は、装
備期間の間、および物体が取り外されているときに有用
である。
し、それを要求されるように上下に動かすのに使用され
る。典型的に、層が形成された後、物体30は次の層のレ
ベルを越えて動かされ、固体が形成されたままでいる表
面23において、液体22が瞬時的空所に流れ込めるように
し、それから次の層に対する正しいレベルに戻るように
動かされる。昇降台29に対する条件は、適当な速さで、
適当な精度でプログラムされた方法で動かされ、形成さ
れている物体30の重さを取扱うのに充分なだけ強力であ
ることである。さらに、昇降台29の手動精密調節は、装
備期間の間、および物体が取り外されているときに有用
である。
昇降台29は、機械的、圧縮空気、水圧または電気的で
あってよく、その位置を精密に制御するために光学また
は電気的フィードバックであってもよい。昇降台は、典
型的にガラスまたはアルミニウムで作られているが、硬
化されたプラスチック材料が付着するものならどんな材
料でも適している。
あってよく、その位置を精密に制御するために光学また
は電気的フィードバックであってもよい。昇降台は、典
型的にガラスまたはアルミニウムで作られているが、硬
化されたプラスチック材料が付着するものならどんな材
料でも適している。
コンピュータ制御ポンプ（図示されない）は、作業表
面23における液体22を一定レベルに保つために使用され
る。適当な検出システムおよびフィードバック回路網
は、当業者に公知であるが、昇降台がさらに流体媒体中
に動かされて、流体容積の変化を補い、表面23における
流体レベルを一定に維持するときに、流体媒体から外へ
動かされる固体ロッド（図示されない）のような流体ポ
ンプまたは液体変位装置を駆動するのに使用できる。別
の方法として、光源26を第２のレベル23に相対的に動か
し、作業表面23における鋭い焦点を自動的に維持しても
よい。これらすべての代案は、コンピュータ制御システ
ム28と共に動作する適当なデータにより容易に達成され
る。
面23における液体22を一定レベルに保つために使用され
る。適当な検出システムおよびフィードバック回路網
は、当業者に公知であるが、昇降台がさらに流体媒体中
に動かされて、流体容積の変化を補い、表面23における
流体レベルを一定に維持するときに、流体媒体から外へ
動かされる固体ロッド（図示されない）のような流体ポ
ンプまたは液体変位装置を駆動するのに使用できる。別
の方法として、光源26を第２のレベル23に相対的に動か
し、作業表面23における鋭い焦点を自動的に維持しても
よい。これらすべての代案は、コンピュータ制御システ
ム28と共に動作する適当なデータにより容易に達成され
る。
第６図は、本発明が実用される立体造形システムの全
般的ソフトウェア構成を示している。
般的ソフトウェア構成を示している。
大要として、“SLICE"と称する処理の部分は、作ろう
とする物体の中に、それをさらに作ることができるよう
にするのに必要な足場すなわち支持部と一緒に生じる。
これらの支持部は、典型的には使用者のCADにより作ら
れる。SLICEが先ず最初にすることは、物体の外形と支
持部を見つけることである。
とする物体の中に、それをさらに作ることができるよう
にするのに必要な足場すなわち支持部と一緒に生じる。
これらの支持部は、典型的には使用者のCADにより作ら
れる。SLICEが先ず最初にすることは、物体の外形と支
持部を見つけることである。
SLICEは、ある特定の制御スタイルの下に、一時に各
微小区間すなわち層を規定する。SLICEは、物体の中央
部分の境界を作る。若し、例えば、物体が中空であれ
ば、外面と内面とがある。そのとき、その輪郭が第一次
の情報となる。それからSLICEプログラムは、その輪郭
または一連の輪郭を形成するが、若し外皮と内皮とを作
り、それらが互いに接合しないなら、それら間に液体が
入り、それはつぶれてしまうであろう。従って、両表面
の間にクロス・ハッチングを入れることにより、または
それらの間を全て固化することにより、または、どんな
方向から見ても、三角形（PHIGS）の過去の経歴すなわ
ち傾斜を記憶しておいて、１つの層が次の層の頂部に接
合しない程に緩やかな傾斜である場所に表皮を追加する
ことにより実際の製品を形成する。SLICEは、それらの
ことすべてを行い、如何にレーザが強力であっても、フ
ォトポリマの化学特性のルックアップテーブルと、シス
テムを操作するために使用される出力ベクトルの各各を
どの位長く露出するかを示すための関係パラメータとを
使用する。その出力は、特定可能なグループからなって
いる。１つのグループは、境界すなわち輪郭からなって
いる。他のグループは、クロス・ハッチからなってい
る。第３のグループは、表皮からなり、それらの副グル
ープとして、上向表皮、下向表皮があり、それらは少し
異なって処理されるべきものである。これらの副グルー
プは、すべて異なってビームが走査される。何故なら
ば、それらは少し異なった処理を受けるからであり、形
成過程において、出力データが所望の物体または支持部
を形成するように適当に管理される。SLICEにより作ら
れる異なった型のベクトルについての詳細は、米国特許
出願番号第182,830号、その一部継続出願の第269,801号
およびその継続出願に含まれている。
微小区間すなわち層を規定する。SLICEは、物体の中央
部分の境界を作る。若し、例えば、物体が中空であれ
ば、外面と内面とがある。そのとき、その輪郭が第一次
の情報となる。それからSLICEプログラムは、その輪郭
または一連の輪郭を形成するが、若し外皮と内皮とを作
り、それらが互いに接合しないなら、それら間に液体が
入り、それはつぶれてしまうであろう。従って、両表面
の間にクロス・ハッチングを入れることにより、または
それらの間を全て固化することにより、または、どんな
方向から見ても、三角形（PHIGS）の過去の経歴すなわ
ち傾斜を記憶しておいて、１つの層が次の層の頂部に接
合しない程に緩やかな傾斜である場所に表皮を追加する
ことにより実際の製品を形成する。SLICEは、それらの
ことすべてを行い、如何にレーザが強力であっても、フ
ォトポリマの化学特性のルックアップテーブルと、シス
テムを操作するために使用される出力ベクトルの各各を
どの位長く露出するかを示すための関係パラメータとを
使用する。その出力は、特定可能なグループからなって
いる。１つのグループは、境界すなわち輪郭からなって
いる。他のグループは、クロス・ハッチからなってい
る。第３のグループは、表皮からなり、それらの副グル
ープとして、上向表皮、下向表皮があり、それらは少し
異なって処理されるべきものである。これらの副グルー
プは、すべて異なってビームが走査される。何故なら
ば、それらは少し異なった処理を受けるからであり、形
成過程において、出力データが所望の物体または支持部
を形成するように適当に管理される。SLICEにより作ら
れる異なった型のベクトルについての詳細は、米国特許
出願番号第182,830号、その一部継続出願の第269,801号
およびその継続出願に含まれている。
三次元物体30が形成された後には、昇降台29が持ち上
げられて、物体は後の処理のため昇降台から取り去られ
る。
げられて、物体は後の処理のため昇降台から取り去られ
る。
さらに、本発明を実施するのに使用される幾つかの容
器21が用意され、各容器は異なった型の硬化材料を持っ
ているが、これらの材料は立体造形システムにより自動
的に選択される。例えば、種々の材料が種々の色のプラ
スチックを形成し、また電子製品を異なった層に対して
利用可能な絶縁性および導電性の材料を提供することも
できる。
器21が用意され、各容器は異なった型の硬化材料を持っ
ているが、これらの材料は立体造形システムにより自動
的に選択される。例えば、種々の材料が種々の色のプラ
スチックを形成し、また電子製品を異なった層に対して
利用可能な絶縁性および導電性の材料を提供することも
できる。
第５図から明らかなように、立体造形の別の配置が示
されているが、これでは、UV硬化液体22等が、硬化液体
22と混合せず、また濡れない重いUV透明液体32の上に浮
いている。例として、エチレングリコールまたは重水
が、中間液体層32に適している。第４図のシステムにお
いては、三次元物体30は、第５図のシステムに示されて
いるように下へ降して、さらに液体媒体の中へ入れない
で、液体22から引き上げられる。
されているが、これでは、UV硬化液体22等が、硬化液体
22と混合せず、また濡れない重いUV透明液体32の上に浮
いている。例として、エチレングリコールまたは重水
が、中間液体層32に適している。第４図のシステムにお
いては、三次元物体30は、第５図のシステムに示されて
いるように下へ降して、さらに液体媒体の中へ入れない
で、液体22から引き上げられる。
第５図におけるUV光源26は、液体22と、混合しない中
間液体槽32との間のインターフェースに点27に焦点を作
り、UV放射は、容器21の底部に支えられた、水晶等の適
当なUV透過窓を通過する。硬化液体22は、混合しない層
32の上の非常に薄い層に与えられ、これにより、硬化の
深さを制限するために吸着等だけに依存しないで、直接
に層の厚さを制限するという利点を持っている。何故な
らば超薄積層が理想的に与えられるからである。従っ
て、形成の領域は、さらに鋭く定められ、幾つかの表面
は、第４図によるよりも、第５図によって平滑に形成さ
れる。さらに、UV硬化液体22は比較的小容量を必要と
し、１つの硬化材料を他のものに置換えることが容易で
ある。
間液体槽32との間のインターフェースに点27に焦点を作
り、UV放射は、容器21の底部に支えられた、水晶等の適
当なUV透過窓を通過する。硬化液体22は、混合しない層
32の上の非常に薄い層に与えられ、これにより、硬化の
深さを制限するために吸着等だけに依存しないで、直接
に層の厚さを制限するという利点を持っている。何故な
らば超薄積層が理想的に与えられるからである。従っ
て、形成の領域は、さらに鋭く定められ、幾つかの表面
は、第４図によるよりも、第５図によって平滑に形成さ
れる。さらに、UV硬化液体22は比較的小容量を必要と
し、１つの硬化材料を他のものに置換えることが容易で
ある。
商用的立体造形システムは、第１−５図に示されたシ
ステムに関連して前に示されたものの他に、付加的な成
分およびサブシステムを持っている。例えば、商用的シ
ステムは、枠およびハウジング、および制御パネルも持
っている。それは、過剰なUVおよび可視光から作業者を
遮へいする手段を持たねばならず、また物体が形成され
ている間、物体30を見ることのできる手段も持ってい
る。商用ユニットは、オゾンおよび有害な煙霧を制御す
る保護手段、および通常の高電圧保護および連動装置を
持っている。そのような商用ユニットは、電子騒音源か
ら敏感な電子を効果的に遮断する手段も持ってもよい。
ステムに関連して前に示されたものの他に、付加的な成
分およびサブシステムを持っている。例えば、商用的シ
ステムは、枠およびハウジング、および制御パネルも持
っている。それは、過剰なUVおよび可視光から作業者を
遮へいする手段を持たねばならず、また物体が形成され
ている間、物体30を見ることのできる手段も持ってい
る。商用ユニットは、オゾンおよび有害な煙霧を制御す
る保護手段、および通常の高電圧保護および連動装置を
持っている。そのような商用ユニットは、電子騒音源か
ら敏感な電子を効果的に遮断する手段も持ってもよい。
本発明は、立体造形を実用化するときに遭遇する幾つ
かの付加的問題に対処するものである。立体造形部品の
新しい各層は、それが形成されている間に、次の下の層
を上へ引張る傾向がある。このことは、液体が固体に変
換されるに従って、硬化された層より作られるストレス
の直接の結果である。この作用は、層の形状によるか、
または下の層が支持部により、または次の下の層への強
い付着によってその場所に確実に保持されているか、ま
たはそうでないかによって、２つの層を上方へカールさ
せる。これらの形状のあるものは、カールになり易く、
またカールを無くしたり、少なくしたりするために、小
孔として知られる特別な設計特性を必要とする。
かの付加的問題に対処するものである。立体造形部品の
新しい各層は、それが形成されている間に、次の下の層
を上へ引張る傾向がある。このことは、液体が固体に変
換されるに従って、硬化された層より作られるストレス
の直接の結果である。この作用は、層の形状によるか、
または下の層が支持部により、または次の下の層への強
い付着によってその場所に確実に保持されているか、ま
たはそうでないかによって、２つの層を上方へカールさ
せる。これらの形状のあるものは、カールになり易く、
またカールを無くしたり、少なくしたりするために、小
孔として知られる特別な設計特性を必要とする。
ストレスは、２つの方法で硬化する層内に作られる。
第１は、立体造形に使用される液体が固体より密度が小
さい。このことは、固体の取る容積が小さく、それが縮
むに従って、下の層を引上げる傾向がある。第２に、プ
ラスチックは重合処理により加熱されると膨張し、それ
が冷却するに従って、続いて凝縮する。レーザにより形
成される新しい層は下の層に固く接着されるので、それ
が冷却するに従って、下の層を引上げる傾向がある。
第１は、立体造形に使用される液体が固体より密度が小
さい。このことは、固体の取る容積が小さく、それが縮
むに従って、下の層を引上げる傾向がある。第２に、プ
ラスチックは重合処理により加熱されると膨張し、それ
が冷却するに従って、続いて凝縮する。レーザにより形
成される新しい層は下の層に固く接着されるので、それ
が冷却するに従って、下の層を引上げる傾向がある。
硬化を起こさせないレベルにストレスを維持すること
を確実にするために利用できる方法は幾つかある。１つ
は熱膨張および凝縮の小さい性質を持つ樹脂の使用であ
る。これらの樹脂は開発中であるが、すべての応用にお
いて硬化問題をまだ解決しない。
を確実にするために利用できる方法は幾つかある。１つ
は熱膨張および凝縮の小さい性質を持つ樹脂の使用であ
る。これらの樹脂は開発中であるが、すべての応用にお
いて硬化問題をまだ解決しない。
第２の方法は、本発明によれば、部品の区間を分離し
てストレスが長い距離に亘って伝播できず、部品のある
ストレス点を越えて伝達されないようにすることであ
る。
てストレスが長い距離に亘って伝播できず、部品のある
ストレス点を越えて伝達されないようにすることであ
る。
硬化するようになる層区間は、部品をCAD設計すると
き、ストレス点に小孔または間隙を設計することにより
分離される。これらの間隙は、“小孔”と称せられ、層
区間に沿ってストレスの伝播するのを阻止する。このこ
とは、部品に作業するストレスを、区間に作られたスト
レスだけに減らす。小孔が正しく設計されていると、こ
れらの局所化されたストレスは、層区間にカールを起こ
す閾値以下となる。
き、ストレス点に小孔または間隙を設計することにより
分離される。これらの間隙は、“小孔”と称せられ、層
区間に沿ってストレスの伝播するのを阻止する。このこ
とは、部品に作業するストレスを、区間に作られたスト
レスだけに減らす。小孔が正しく設計されていると、こ
れらの局所化されたストレスは、層区間にカールを起こ
す閾値以下となる。
従って、小孔は１つの区間から他の区間へのストレス
の伝達を禁止する。それらは、ストレスを制限して、与
えられた区間における歪みを小さくする大きさにされる
（ストレスが歪みを起こすのに充分な大きさになる前
に、ストレスを減らしている）。小孔は、一般に、0.38
1〜0.762ミリ（15−31mil）幅となるようにCADで設計さ
れる（予期される硬化幅に依存して）。それらは、一般
に1.016〜2.032ミリ（40−80mil）高に設計される（材
料の強度と部品形状に依存して）。材料が硬化される
と、小孔は材料の全硬化幅だけ狭くなる。従って、設計
幅の正しい選択は、後の硬化の後に殆んど完全に隠され
る小孔を生じる。しかしながら、小孔は、周囲ベクトル
が描かれるとき、完全には閉じないように設計されねば
ならないことに注意すべきである。このことは、物体の
CAD設計の間に達成される。材料の最終硬化幅を説明す
るためにベクトルを相殺する能力を与えると、小孔の設
計の幅は数milに低減できる。
の伝達を禁止する。それらは、ストレスを制限して、与
えられた区間における歪みを小さくする大きさにされる
（ストレスが歪みを起こすのに充分な大きさになる前
に、ストレスを減らしている）。小孔は、一般に、0.38
1〜0.762ミリ（15−31mil）幅となるようにCADで設計さ
れる（予期される硬化幅に依存して）。それらは、一般
に1.016〜2.032ミリ（40−80mil）高に設計される（材
料の強度と部品形状に依存して）。材料が硬化される
と、小孔は材料の全硬化幅だけ狭くなる。従って、設計
幅の正しい選択は、後の硬化の後に殆んど完全に隠され
る小孔を生じる。しかしながら、小孔は、周囲ベクトル
が描かれるとき、完全には閉じないように設計されねば
ならないことに注意すべきである。このことは、物体の
CAD設計の間に達成される。材料の最終硬化幅を説明す
るためにベクトルを相殺する能力を与えると、小孔の設
計の幅は数milに低減できる。
上記の議論において注意することは、小孔の周の材料
が硬化させられているときに、ビーム幅補償が行われて
いない場合にだけ、小孔が材料の全硬化幅だけ狭くなる
ということである。ビーム幅補償は米国特許出願番号第
182,830号、その一部継続出願の第269,801号およびその
継続出願にさらに詳細に記載されている。ビーム幅補償
は、境界ベクトルをビーム幅の半分だけ断面内方へ動か
し、断面が、一度硬化させられると、物体をさらに精密
に表わすようになる。
が硬化させられているときに、ビーム幅補償が行われて
いない場合にだけ、小孔が材料の全硬化幅だけ狭くなる
ということである。ビーム幅補償は米国特許出願番号第
182,830号、その一部継続出願の第269,801号およびその
継続出願にさらに詳細に記載されている。ビーム幅補償
は、境界ベクトルをビーム幅の半分だけ断面内方へ動か
し、断面が、一度硬化させられると、物体をさらに精密
に表わすようになる。
プラスチックの浮遊または非支持線は、その描かれた
形状をゆがめない、それは、他の硬化線またはプラスチ
ックが接触するようになるときだけ歪む。プラスチック
のこの第２の線は、それが描かれるに従って縮み、従っ
て、若しそれが第１の線（前に硬化されている）と接触
すると、第１の線は第２の線の方へ向って曲げられる。
若し何等かの方法で第１の線が束縛されるとすれば、第
２の線により起される歪みは、歪みが最小抵抗の領域に
おいて生じるだけである範囲にまで、束縛によって作用
される。若し小さい小孔がこの第２の線内に作られるな
ら、第１の線との接触で発生するストレスは、間隙の間
で分離される。若し小孔が使用されて、強い構造強度の
領域を弱い領域から分離すると、強い領域からのストレ
スは、弱い領域へ進行せず、そこに歪みを起こすことが
できない。どの点における歪みも、小さくなる。何故な
らばその点におけるストレスは小さいからである。
形状をゆがめない、それは、他の硬化線またはプラスチ
ックが接触するようになるときだけ歪む。プラスチック
のこの第２の線は、それが描かれるに従って縮み、従っ
て、若しそれが第１の線（前に硬化されている）と接触
すると、第１の線は第２の線の方へ向って曲げられる。
若し何等かの方法で第１の線が束縛されるとすれば、第
２の線により起される歪みは、歪みが最小抵抗の領域に
おいて生じるだけである範囲にまで、束縛によって作用
される。若し小さい小孔がこの第２の線内に作られるな
ら、第１の線との接触で発生するストレスは、間隙の間
で分離される。若し小孔が使用されて、強い構造強度の
領域を弱い領域から分離すると、強い領域からのストレ
スは、弱い領域へ進行せず、そこに歪みを起こすことが
できない。どの点における歪みも、小さくなる。何故な
らばその点におけるストレスは小さいからである。
直立歪みは一次の問題であるから、上述の支持されて
いない領域の第１の層のような、限界層上の層の上の領
域に小孔を設けることを考慮する。一般に、小孔は、硬
化が続いている層により起されるストレスに耐えるのに
充分な構造的一体性を確立するまで、領域をストレスか
ら分離するのに使用される。物体内の歪みを低減するた
めに小孔を使用することのできる方法は幾つかある。
いない領域の第１の層のような、限界層上の層の上の領
域に小孔を設けることを考慮する。一般に、小孔は、硬
化が続いている層により起されるストレスに耐えるのに
充分な構造的一体性を確立するまで、領域をストレスか
ら分離するのに使用される。物体内の歪みを低減するた
めに小孔を使用することのできる方法は幾つかある。
１）小孔は、物体の固体領域において歪み（層の分離）
およびカールを低減するのに使うことができる。このこ
とは、円筒状物体に対しては特に好ましいが、歪みにつ
いての問題を持つ他の物体形状に対しても好ましい。
およびカールを低減するのに使うことができる。このこ
とは、円筒状物体に対しては特に好ましいが、歪みにつ
いての問題を持つ他の物体形状に対しても好ましい。
２）小孔は、支持されていない部分の歪みを低減するた
めに、支持されていない領域の端に設けることができ
る。このことは湾曲した窓の上縁、また片持ばりの縁に
おいて特に好ましい。このように使用される小孔は、支
持されない領域の上の１つの層（それにより多くも、少
なくもない）に設けねばならない。
めに、支持されていない領域の端に設けることができ
る。このことは湾曲した窓の上縁、また片持ばりの縁に
おいて特に好ましい。このように使用される小孔は、支
持されない領域の上の１つの層（それにより多くも、少
なくもない）に設けねばならない。
３）小孔は、広い内部領域を有する物体において、これ
らの領域を中空にすることにより歪みを低減するように
使用できる。
らの領域を中空にすることにより歪みを低減するように
使用できる。
小孔の設計 小孔の有効な使用の鍵は、CAD設計のときにストレス
点における適正な設置である。次の例は、小孔が典型的
に使用されている層区間を記載している。
点における適正な設置である。次の例は、小孔が典型的
に使用されている層区間を記載している。
例A:第7a図に示された円筒部分の連続する層境界（LB
s）は、比較的大きいストレスを発生する。これらのス
トレスは、若し層が互いに適当に接着されないと、カー
ルを起こす。
s）は、比較的大きいストレスを発生する。これらのス
トレスは、若し層が互いに適当に接着されないと、カー
ルを起こす。
第7b図に示されるように、小孔は部品の周辺に90°の
間隔で配置しなければならないが、典型的に各小孔は４
−５スライス層の高さである。小孔の各連続するセット
は約45°ずらされて、部品の構造的一体性を維持してい
る。
間隔で配置しなければならないが、典型的に各小孔は４
−５スライス層の高さである。小孔の各連続するセット
は約45°ずらされて、部品の構造的一体性を維持してい
る。
例B:第8a−8b図に示されている湾曲した窓の支持されて
いない上縁は、カールを非常に受け易い。図示されるよ
うに、小孔を窓の端に設計するが、各小孔の下に１つの
連結するLBを残す。
いない上縁は、カールを非常に受け易い。図示されるよ
うに、小孔を窓の端に設計するが、各小孔の下に１つの
連結するLBを残す。
例C:第9a−9b図に示されている部品の厚い内部構造は、
外部フランジと、他の支持されない表面とにカールを生
じる傾向がある。大きい小孔、すなわち図示されている
ように部品の内部を中空にしているものは、これらのス
トレスを小さくする。
外部フランジと、他の支持されない表面とにカールを生
じる傾向がある。大きい小孔、すなわち図示されている
ように部品の内部を中空にしているものは、これらのス
トレスを小さくする。
小孔は、CADにおいて、幅0.381から0.762ミリ（15−3
0mil）、高さ1.016〜2.032ミリ（40−80mil）に設計さ
れる。それらは、部品が浸漬の間に小さい間隙を満たし
ている粘性液体により形成されているので、寸法を小さ
くする。このようにして、適正に設計されれば、小孔は
カールの発生を防止し、後の硬化の間に、薬品の表面に
おけるスリットまたは僅かのぎざぎざを有効に無くす
か、または減少させる。
0mil）、高さ1.016〜2.032ミリ（40−80mil）に設計さ
れる。それらは、部品が浸漬の間に小さい間隙を満たし
ている粘性液体により形成されているので、寸法を小さ
くする。このようにして、適正に設計されれば、小孔は
カールの発生を防止し、後の硬化の間に、薬品の表面に
おけるスリットまたは僅かのぎざぎざを有効に無くす
か、または減少させる。
小孔は、鳥の巣状の物体の粗面を低減するのに使用さ
れる。この利用に対しては、小孔の幅は、硬化幅より小
さいので、硬化の後には、それらは完全に満たされ、そ
れらの使用により構造の一体性は失われない。小孔は、
平面に近い三角形を通って直立して延びるのに適当な高
さを持つ下向きの平面に近い三角形の領域に周期的に配
置される。小孔の配置は、鳥の巣問題を起こしそうな幾
つかの因子に基いている。境界の曲率半径、平面に近い
帯域の長さ、境界移動の見込等が重要である。小孔は、
他の利用におけるように、壁を完全に貫通することを必
要としないが、前の層上の境界との接触面を保証するの
に充分な深さを貫通することを必要とする。
れる。この利用に対しては、小孔の幅は、硬化幅より小
さいので、硬化の後には、それらは完全に満たされ、そ
れらの使用により構造の一体性は失われない。小孔は、
平面に近い三角形を通って直立して延びるのに適当な高
さを持つ下向きの平面に近い三角形の領域に周期的に配
置される。小孔の配置は、鳥の巣問題を起こしそうな幾
つかの因子に基いている。境界の曲率半径、平面に近い
帯域の長さ、境界移動の見込等が重要である。小孔は、
他の利用におけるように、壁を完全に貫通することを必
要としないが、前の層上の境界との接触面を保証するの
に充分な深さを貫通することを必要とする。
鳥の巣は、平面に近い三角形を持たない物体において
起こることもあるが、それは層の間に接着問題があると
きだけである（例えば、物体が、非常に短い浸漬遅れを
使用して作られるとき）。小孔は、これらの状態におい
て、鳥の巣を無くすように使用することもできる。
起こることもあるが、それは層の間に接着問題があると
きだけである（例えば、物体が、非常に短い浸漬遅れを
使用して作られるとき）。小孔は、これらの状態におい
て、鳥の巣を無くすように使用することもできる。
小孔は、下向き、平面に近い表皮を持つ種々の状態に
使用することができる。第10図は、小孔なしでCAD設計
された円錐の側面図である。第11および12図は、スライ
スされたCAD設計の円錐の側面図である。第13図は、CAD
設計の円錐の頂面図で、小孔が差込まれるXY平面の可能
な場所を示している。第14図は、スライスされたCAD設
計の小孔付き円錐の側面図で、作った後の状態を示して
いる。
使用することができる。第10図は、小孔なしでCAD設計
された円錐の側面図である。第11および12図は、スライ
スされたCAD設計の円錐の側面図である。第13図は、CAD
設計の円錐の頂面図で、小孔が差込まれるXY平面の可能
な場所を示している。第14図は、スライスされたCAD設
計の小孔付き円錐の側面図で、作った後の状態を示して
いる。
境界ベクトルは、次の理由でその位置から動くことが
ある。１）浮遊物を漂遊させる液体内の対流、２）既に
硬化させられたか（但し浮遊している）材料との接触に
よる境界ベクトルの歪み、３）位置固定される前の、新
らしく硬化された材料接触および歪み、境界ベクトル、
および４）境界が位置から引外されるようにして境界の
一方の側を固定するようにし始めるに従ってハッチが収
縮すること。これらの原因の結合は、平面に近い三角形
に関連しない境界ベクトルに作用し、若し問題が平面に
近くない領域に見出されるなら、小孔は有用である。
ある。１）浮遊物を漂遊させる液体内の対流、２）既に
硬化させられたか（但し浮遊している）材料との接触に
よる境界ベクトルの歪み、３）位置固定される前の、新
らしく硬化された材料接触および歪み、境界ベクトル、
および４）境界が位置から引外されるようにして境界の
一方の側を固定するようにし始めるに従ってハッチが収
縮すること。これらの原因の結合は、平面に近い三角形
に関連しない境界ベクトルに作用し、若し問題が平面に
近くない領域に見出されるなら、小孔は有用である。
境界またはそれらの区間が位置から充分に遠く離れる
ことができ、従ってクロス・ハッチングが描かれると、
このハッチングが境界に接触しないときに、鳥の巣にな
るだけである。小孔は、周期的基底の上で、前の層から
境界の頂部の上に切込まれた境界を持つことにより、こ
の問題を回避している。予め硬化された境界の頂部の上
のこの切込みは、現在の境界が位置から動き出すことを
防止する。
ことができ、従ってクロス・ハッチングが描かれると、
このハッチングが境界に接触しないときに、鳥の巣にな
るだけである。小孔は、周期的基底の上で、前の層から
境界の頂部の上に切込まれた境界を持つことにより、こ
の問題を回避している。予め硬化された境界の頂部の上
のこの切込みは、現在の境界が位置から動き出すことを
防止する。
第15図は、小孔のない円錐の２つの断面の頂面図であ
る。第16図は、描かれた境界を示しているだけの、第２
の層を持つ円錐の２つの断面の頂面図である。第17図
は、特定の場所においてクロス・ハッチと接触しない境
界ベクトルを示す。第２の層を持つ円錐を２つの断面の
頂面図である。第18図は、小孔を持つ円錐の２つの断面
の頂面図である。第19図は、描かれた境界ベクトルを示
すだけの第２の層を持ち小孔を付けられた円錐の２つの
断面の頂面図である。第20図は、何処もクロス・ハッチ
と接触する境界ベクトルを示す、第２の層を持つ小孔を
付けられた円錐の２つの断面の頂面図である。
る。第16図は、描かれた境界を示しているだけの、第２
の層を持つ円錐の２つの断面の頂面図である。第17図
は、特定の場所においてクロス・ハッチと接触しない境
界ベクトルを示す。第２の層を持つ円錐を２つの断面の
頂面図である。第18図は、小孔を持つ円錐の２つの断面
の頂面図である。第19図は、描かれた境界ベクトルを示
すだけの第２の層を持ち小孔を付けられた円錐の２つの
断面の頂面図である。第20図は、何処もクロス・ハッチ
と接触する境界ベクトルを示す、第２の層を持つ小孔を
付けられた円錐の２つの断面の頂面図である。
本発明を実施する、30Dシステム、Inc.of Sylmar,Cal
forniaにより用意された、商用システムの１つの実施形
態の例は、実施の形態１に記載されているが、これは、
装置および操作を含んで、初期のModle SLA−１立体造
形システムの全般のシステムを記載している3Dシステ
ム、Inc.Beta Site Users Manual and Systems Manual
であり、付録Ｉは、3Dシステム、Inc.立体造形CAD/CAM
Interface Specificationである。
forniaにより用意された、商用システムの１つの実施形
態の例は、実施の形態１に記載されているが、これは、
装置および操作を含んで、初期のModle SLA−１立体造
形システムの全般のシステムを記載している3Dシステ
ム、Inc.Beta Site Users Manual and Systems Manual
であり、付録Ｉは、3Dシステム、Inc.立体造形CAD/CAM
Interface Specificationである。
新規で改善された立体造形方法および装置は、プラス
チック物体を作るための現在使用されている方法に対し
て多くの利点を持っている。方法は、器具製図および器
具使用の必要を回避する。設計者は、コンピュータと立
体造形装置とによって直接に作業し、コンピュータの出
力スクリーンに示された設計に満足するなら、カール、
ストレス、鳥の巣および他の歪みを低減し、分解能、強
度および再生産の精度を向上するように、特に処理され
る物体を定める情報を直接に試験するための部品を作る
ことができる。若し、設計が変更されるべきであれば、
コンピュータにより容易に行うことができ、そこで他の
部品は、変更が正しかったことを証明するように作るこ
とができる。若し設計が相互作用する設計パラメータを
有する幾つかの部品を要求するなら、方法はさらに有効
なものとなる。何故ならば、部品設計のすべては急速に
変えて作ることができ、全集合体は、必要ならば繰返し
て、作られ、また試験される。
チック物体を作るための現在使用されている方法に対し
て多くの利点を持っている。方法は、器具製図および器
具使用の必要を回避する。設計者は、コンピュータと立
体造形装置とによって直接に作業し、コンピュータの出
力スクリーンに示された設計に満足するなら、カール、
ストレス、鳥の巣および他の歪みを低減し、分解能、強
度および再生産の精度を向上するように、特に処理され
る物体を定める情報を直接に試験するための部品を作る
ことができる。若し、設計が変更されるべきであれば、
コンピュータにより容易に行うことができ、そこで他の
部品は、変更が正しかったことを証明するように作るこ
とができる。若し設計が相互作用する設計パラメータを
有する幾つかの部品を要求するなら、方法はさらに有効
なものとなる。何故ならば、部品設計のすべては急速に
変えて作ることができ、全集合体は、必要ならば繰返し
て、作られ、また試験される。
設計が完了した後には、部品製作が直ちに始まり、設
計と製作との間の時間が短縮される。最終製作速度およ
び部品費用は、短時間製作のための現行の押出し鋳込射
出成形の費用と同じ位であり、労賃は射出成形に関連す
る費用より低い。射出成形は、多数の同じ部品が要求さ
れるときだけ経済的である。立体造形は短時間製作に対
して特に有用である。何故ならば、器具使用の必要がな
くなり、部品装備時間が少なくなるからである。同様
に、設計変更および注文部品は、技術を使用して容易に
行われる。部品を作ることが容易であるために、立体造
形は、金属または他の材料部品が現在使用されている多
くの場所に、プラスチック部品を使用できるようにす
る。さらに、費用を要する金属または他の材料部品を作
ることを決める前に、物体のプラスチックモデルが急速
に、経済的に用意されることを可能にする。
計と製作との間の時間が短縮される。最終製作速度およ
び部品費用は、短時間製作のための現行の押出し鋳込射
出成形の費用と同じ位であり、労賃は射出成形に関連す
る費用より低い。射出成形は、多数の同じ部品が要求さ
れるときだけ経済的である。立体造形は短時間製作に対
して特に有用である。何故ならば、器具使用の必要がな
くなり、部品装備時間が少なくなるからである。同様
に、設計変更および注文部品は、技術を使用して容易に
行われる。部品を作ることが容易であるために、立体造
形は、金属または他の材料部品が現在使用されている多
くの場所に、プラスチック部品を使用できるようにす
る。さらに、費用を要する金属または他の材料部品を作
ることを決める前に、物体のプラスチックモデルが急速
に、経済的に用意されることを可能にする。
本発明は、三次元プラスチック部品等を迅速に、確実
に、精密に、経済的に設計し、製作することのできるCA
DおよびCAMシステムに対する技術における長い間あった
必要を満足する。
に、精密に、経済的に設計し、製作することのできるCA
DおよびCAMシステムに対する技術における長い間あった
必要を満足する。
以下に本発明の特別な形態について、本願出願人の製
造による立体造形装置のモデルSLA−１の詳細（SLAの概
要およびレーザ制御装置の概要）及び立体像系装置SLA
−1 BETA SITEの詳細及び操作を記載するが、種々の変
形が本発明の思想から離れることなく行い得ることは、
上記の説明から明らかであろう。
造による立体造形装置のモデルSLA−１の詳細（SLAの概
要およびレーザ制御装置の概要）及び立体像系装置SLA
−1 BETA SITEの詳細及び操作を記載するが、種々の変
形が本発明の思想から離れることなく行い得ることは、
上記の説明から明らかであろう。
I.立体造形装置（SLA）の概要 3Dシステムズ社の立体造形装置（SLA）は、CAD/CAM/C
AEシステムで設計・記憶された三次元モデルを設計エン
ジニアが容易に製作することができる新しいCAP（コン
ピュータ援用プロトタイピング）製品である。SLAは、
設計者のワークステーションと連係して、便利な、容易
に設置できる、真に統合されたCAD/CAM/CAE環境を実現
する。
AEシステムで設計・記憶された三次元モデルを設計エン
ジニアが容易に製作することができる新しいCAP（コン
ピュータ援用プロトタイピング）製品である。SLAは、
設計者のワークステーションと連係して、便利な、容易
に設置できる、真に統合されたCAD/CAM/CAE環境を実現
する。
（１）モデルの入力 SLAを用いて部品を製造するには、設計者はまず本シ
ステムを利用してその部品のモデルを入力する。
ステムを利用してその部品のモデルを入力する。
（２）支持構造 通常、この部品は、約2.54ミリ（0.1インチ）の肉厚
と、プラスチック製作材料へのCADモデルの正確な転移
を保証するための支持構造を必要とする。この支持構造
は、CAD設計者または、近い将来にはSLAユーザー自身に
よって付加することができる。
と、プラスチック製作材料へのCADモデルの正確な転移
を保証するための支持構造を必要とする。この支持構造
は、CAD設計者または、近い将来にはSLAユーザー自身に
よって付加することができる。
（３）属性の定義 さらに、CADシステムに入力されるモデルは、製作中
に特に注意を要する表面や構造上の特徴を有する場合が
ある。初めに、設計者は、手作業によりこれらの領域に
フラグを立てるか、部品設計を修正することが求められ
る。ソフトウエアが進化するにつれて、こうした特殊な
ケースもその多くがしだいにSLAコントローラに組み込
まれると思われる。
に特に注意を要する表面や構造上の特徴を有する場合が
ある。初めに、設計者は、手作業によりこれらの領域に
フラグを立てるか、部品設計を修正することが求められ
る。ソフトウエアが進化するにつれて、こうした特殊な
ケースもその多くがしだいにSLAコントローラに組み込
まれると思われる。
潜在的な構造上の問題。モデルの表面の領域も強調さ
れるであろう。現在、これらの領域は、その後の処理用
のSLAソフトウエアにそのまま渡される属性に割り当て
られている。
れるであろう。現在、これらの領域は、その後の処理用
のSLAソフトウエアにそのまま渡される属性に割り当て
られている。
（４）モデルの小面の表現 モデルは、現在、CADシステムによって使用される内
部フォーマットから、小平面化された表現に翻訳されな
ければならない。近い将来は、IGESワイヤフレーム表現
に翻訳されるようになるだろう。しかし、現在、3Dシス
テムズ社によってサポートされているフォーマットは、
小面化表現だけである。
部フォーマットから、小平面化された表現に翻訳されな
ければならない。近い将来は、IGESワイヤフレーム表現
に翻訳されるようになるだろう。しかし、現在、3Dシス
テムズ社によってサポートされているフォーマットは、
小面化表現だけである。
このデータ構造は、PHIGS（Programmers Hierarchica
l Inter−active Graphics Standardプログラマー階層
会話形図形処理規格）という図形処理規格にほぼ従って
いる。以下の項目は、現在の小面表現の詳細を概略した
ものである。それ以上の詳細は間もなく発表されよう。
l Inter−active Graphics Standardプログラマー階層
会話形図形処理規格）という図形処理規格にほぼ従って
いる。以下の項目は、現在の小面表現の詳細を概略した
ものである。それ以上の詳細は間もなく発表されよう。
小面の法線 各小面には、固体の表面から出発しなければならない
単位法線が含まれる。例えば、2.54ミリ（0.1インチ）
の肉厚を持つ球の場合、（通常、製作される）内面また
は壁を表す小面には、内側に向かう、それに対応して、
外面には外側に向かう法線がある。
単位法線が含まれる。例えば、2.54ミリ（0.1インチ）
の肉厚を持つ球の場合、（通常、製作される）内面また
は壁を表す小面には、内側に向かう、それに対応して、
外面には外側に向かう法線がある。
小面データの順序 さらに、三角形の頂点は、右回転の原則に従って三角
形の法線の方向を与えるように順序づけられる。法線が
まず規定され、次の３頂点が、その後に小面の属性が規
定されることに注意。
形の法線の方向を与えるように順序づけられる。法線が
まず規定され、次の３頂点が、その後に小面の属性が規
定されることに注意。
精度 内部的には、法線のｉ、ｊ、ｋ成分およびその９つの
頂点の座標は、それぞれ、８ビットの指数および24ビッ
トの仮数から成る、32ビット単精度浮動小数点数によっ
て表示される。これは、８有効数字以下の仮数を持つ浮
動小数点値となり、それにより、PHIGS規格の使用可能
な精度に上限を与える。
頂点の座標は、それぞれ、８ビットの指数および24ビッ
トの仮数から成る、32ビット単精度浮動小数点数によっ
て表示される。これは、８有効数字以下の仮数を持つ浮
動小数点値となり、それにより、PHIGS規格の使用可能
な精度に上限を与える。
圧縮２進フォーマット より厳密な表面仕上がりの要求のために、小面の数が
100,000を超えることが考えられるので、小面データの
圧縮形式が行われる。この圧縮データファイルは、法線
成分および頂点座標が、Intel 80287数学コープロセッ
サに互換可能な２進浮動小数点フォーマットであること
を要求する。
100,000を超えることが考えられるので、小面データの
圧縮形式が行われる。この圧縮データファイルは、法線
成分および頂点座標が、Intel 80287数学コープロセッ
サに互換可能な２進浮動小数点フォーマットであること
を要求する。
このフォーマットは、法線を規定するために３つの32
ビット値を、三角形の頂点を規定するために合計９つの
32ビット値を使用し、属性には、三角形小面当たり合計
50バイトで、16ビットの符号のない整数を使用する。
ビット値を、三角形の頂点を規定するために合計９つの
32ビット値を使用し、属性には、三角形小面当たり合計
50バイトで、16ビットの符号のない整数を使用する。
小面の属性 属性に関する前記３について再び言えば、設計者によ
って識別されたモデルの属性は、小面レベルでSLAシス
テムにそのまま渡される点に注意しなければならない。
大形のモデルの場合、SLAソフトウエアに対して数百の
属性が完全に定義されることになる。
って識別されたモデルの属性は、小面レベルでSLAシス
テムにそのまま渡される点に注意しなければならない。
大形のモデルの場合、SLAソフトウエアに対して数百の
属性が完全に定義されることになる。
SLAとの通信 CADシステムからSLAへの小面データおよび関連属性の
物理転送は、高速データリンクによって行われる。構内
転送は、エクセラン（Excellan）イーサネットデータリ
ンクによって行われる。このデータは、19.2KボーのRS
−232データリンクまたは、フロッピディスクでも転送
できるが、転送データ量が大量なので、高速データリン
クのほうが望ましい。
物理転送は、高速データリンクによって行われる。構内
転送は、エクセラン（Excellan）イーサネットデータリ
ンクによって行われる。このデータは、19.2KボーのRS
−232データリンクまたは、フロッピディスクでも転送
できるが、転送データ量が大量なので、高速データリン
クのほうが望ましい。
（５）モデルのスライシング この小面化データファイルは、この時SLAに常駐し、
スライシングプログラムへの入力として使用される。モ
デルのスライスすなわち層は、通常、モデルの壁を強化
するためのクロスハッチ、モデルの表面をつける外皮、
小面属性によって識別された問題領域を与える特殊な種
類の製作ベクトルを含む。
スライシングプログラムへの入力として使用される。モ
デルのスライスすなわち層は、通常、モデルの壁を強化
するためのクロスハッチ、モデルの表面をつける外皮、
小面属性によって識別された問題領域を与える特殊な種
類の製作ベクトルを含む。
（６）モデルの製作 スライスされたモデルは、ここで、SLAスーパバイザ
に転送される。このプログラムは、実際上モデルの製作
に責任を持つ。スライスデータをSLAのレーザーに命令
するミラーに送り、SLAエレベータを制御することによ
って、スーパバイザはCADモデルを１度に１層製作する
ことができる。スーパバイザのその他の機能としては、
SLAレーザの特性を与え、レーザ速度をプラスチックの
感光性に適合させ、困難な属性のフラグの立っている領
域の製作を調整することがある。
に転送される。このプログラムは、実際上モデルの製作
に責任を持つ。スライスデータをSLAのレーザーに命令
するミラーに送り、SLAエレベータを制御することによ
って、スーパバイザはCADモデルを１度に１層製作する
ことができる。スーパバイザのその他の機能としては、
SLAレーザの特性を与え、レーザ速度をプラスチックの
感光性に適合させ、困難な属性のフラグの立っている領
域の製作を調整することがある。
II.レーザー制御装置の概要 CADプログラムは、以下に説明する特定のフォーマッ
トのファイルを生成できなければならない。通常、この
ファイルは、極めて大きな規模（数十万バイト）のファ
イルであり、イーサネットなどの高速データリンクによ
ってNEC386ベースの立体造形コンピュータに転送され
る。RS−232およびフロッピディスクによる小規模ファ
イルの転送も可能ではあるが、勧められない。
トのファイルを生成できなければならない。通常、この
ファイルは、極めて大きな規模（数十万バイト）のファ
イルであり、イーサネットなどの高速データリンクによ
ってNEC386ベースの立体造形コンピュータに転送され
る。RS−232およびフロッピディスクによる小規模ファ
イルの転送も可能ではあるが、勧められない。
SLICE入力フォーマットは、PHIGS（プログラマー階層
会話形図形処理規格）という図形処理規格にほぼ従って
おり、いくつかの点で改善してある。第１に、すべての
数値データは２進形式に圧縮でき、それにより記憶ファ
イルの大きさを大幅に低減し、立体造形コンピュータへ
のデータ転送時間を短縮する。第２に、特殊な部品製作
属性のサポートによって、一定の特徴を小面に“付属す
る”ことができ、そのパートメーキングスーパバイザに
そのまま高速で渡される。SLICEフォーマットは、頂点
の情報の負または０の値はサポートしない。
会話形図形処理規格）という図形処理規格にほぼ従って
おり、いくつかの点で改善してある。第１に、すべての
数値データは２進形式に圧縮でき、それにより記憶ファ
イルの大きさを大幅に低減し、立体造形コンピュータへ
のデータ転送時間を短縮する。第２に、特殊な部品製作
属性のサポートによって、一定の特徴を小面に“付属す
る”ことができ、そのパートメーキングスーパバイザに
そのまま高速で渡される。SLICEフォーマットは、頂点
の情報の負または０の値はサポートしない。
SLICEフォーマットに従うファイルは、拡張子“.STL"
を持つ、すなわち、ファイル名の後に“.STL"を付けな
ければならない。
を持つ、すなわち、ファイル名の後に“.STL"を付けな
ければならない。
ファイルは、ASCIIまたは２進形式のいずれかで記憶
できる。ASCII形式の使用が勧められるが、現在、STLフ
ァイル作成ソフトウエアを開発しており、その後、２進
形式のリリースに向けて転換する予定である。
できる。ASCII形式の使用が勧められるが、現在、STLフ
ァイル作成ソフトウエアを開発しており、その後、２進
形式のリリースに向けて転換する予定である。
ASCII形式STLファイルの例は以下の通りである。これ
は単純な四面体を定義するものである。
は単純な四面体を定義するものである。
２進構造と異なるASCII形式STLファイルの重要な構造
は、数値データの型を識別するためのワードの使用であ
る。小面の法線および頂点の情報は、浮動少数点とする
ことができ、43.332382912および1.304E＋３のような数
が受入れ可能である。負の数および０は頂点の情報につ
いては受け付けられない。数が科学技術的回転に関する
ものである場合、指数にはＥまたはｅしかサポートして
いない（指数にＤは使用できない）。小面の法線は単位
ベクトルでなければならない。２つのデータフィールド
の間には１以上のスペースを置かなければならない。
は、数値データの型を識別するためのワードの使用であ
る。小面の法線および頂点の情報は、浮動少数点とする
ことができ、43.332382912および1.304E＋３のような数
が受入れ可能である。負の数および０は頂点の情報につ
いては受け付けられない。数が科学技術的回転に関する
ものである場合、指数にはＥまたはｅしかサポートして
いない（指数にＤは使用できない）。小面の法線は単位
ベクトルでなければならない。２つのデータフィールド
の間には１以上のスペースを置かなければならない。
１ワードは16ビット、２バイトであると仮定してい
る。２進形式STLファイルの精確なフォーマットは以下
の通りである。
る。２進形式STLファイルの精確なフォーマットは以下
の通りである。
STL二進フォーマットは、構造の点でASCII形式に同様
である。１つの小面のレコードの次に別のレコードが続
き、各小面レコードは単位法線、三角形の３頂点そして
選択的にいくつかの属性から成る。現在、まだ属性をサ
ポートしていないので、属性カウントワードはゼロに設
定しなければならない。
である。１つの小面のレコードの次に別のレコードが続
き、各小面レコードは単位法線、三角形の３頂点そして
選択的にいくつかの属性から成る。現在、まだ属性をサ
ポートしていないので、属性カウントワードはゼロに設
定しなければならない。
小面のレコード数および属性の各数についての２進フ
ォーマットは、単に符号のない整数である。法線および
三角形の頂点は、３バイトの仮数および１バイトの指数
から成る、４バイトの8087実数フォーマットである。
ォーマットは、単に符号のない整数である。法線および
三角形の頂点は、３バイトの仮数および１バイトの指数
から成る、４バイトの8087実数フォーマットである。
III SLA−１ BETA SITE立体造形装置の説明 3.1目的 SLA−１立体造形装置は、CADシステムから直接、三次
元の部品を作成する。長さ、幅、高さがそれぞれ228.6
ミリ（９インチ）までの作成された物体は、光硬化性プ
ラスチックで作成されている。それらは、種々の用途に
広く利用することができ、例えば、次のような分野で使
用されている。
元の部品を作成する。長さ、幅、高さがそれぞれ228.6
ミリ（９インチ）までの作成された物体は、光硬化性プ
ラスチックで作成されている。それらは、種々の用途に
広く利用することができ、例えば、次のような分野で使
用されている。
・工業でのエンジニアリング ・設計エンジニアリング ・建築設計 ・医学 ・科学 3.2説明 3.2.1立体造形プロセス 立体造形は、レーザー・ビームを動かして、液状プラ
スチックの連続層を固化することによって部品を作成す
る三次元印刷プロセスである。本方法によれば、設計者
は、CADシステムでの設計ができ、精確なプラスチック
・モデルを２、３時間で作成することができる。立体造
形プロセスは、次の８段階から構成されている。
スチックの連続層を固化することによって部品を作成す
る三次元印刷プロセスである。本方法によれば、設計者
は、CADシステムでの設計ができ、精確なプラスチック
・モデルを２、３時間で作成することができる。立体造
形プロセスは、次の８段階から構成されている。
・固体モデル設計 ・立体造形用モデルの準備 ・モデルの三角形への分割と転送用にデータの変形 ・データ・ファイルのSLA−１スライス・コンピュータ
への転送 ・三角形ファイルの水平スライス ・ベクトルの計算、ハッチングおよびぬりつぶし ・物体の作成 ・後処理 1.固体モデルは、立体造形プロセスとは特に関係なく、
CADシステムで、通常の方法で設計される。モデルのコ
ピーが、立体造形処理用に作成される。
への転送 ・三角形ファイルの水平スライス ・ベクトルの計算、ハッチングおよびぬりつぶし ・物体の作成 ・後処理 1.固体モデルは、立体造形プロセスとは特に関係なく、
CADシステムで、通常の方法で設計される。モデルのコ
ピーが、立体造形処理用に作成される。
2.立体造形のモデル準備には、最適方向の選択、サポー
トの追加、SLA−１操作パラメータの選択がある。最適
の方向をとることによって、（１）物体の液排水を可能
にし、（２）支持のない表面の数が最少になり、（３）
重要な表面を最適状態にし、（４）物体を樹脂容器に適
合させることができる。支持は、離れた断面を固定する
ためとその他の目的のために追加しなければならない。
支持のCADライブラリを本目的のため準備することがで
きる。SLA−１操作パラメータには、モデル寸法と層厚
さ（スライス）の選択が含まれている。
トの追加、SLA−１操作パラメータの選択がある。最適
の方向をとることによって、（１）物体の液排水を可能
にし、（２）支持のない表面の数が最少になり、（３）
重要な表面を最適状態にし、（４）物体を樹脂容器に適
合させることができる。支持は、離れた断面を固定する
ためとその他の目的のために追加しなければならない。
支持のCADライブラリを本目的のため準備することがで
きる。SLA−１操作パラメータには、モデル寸法と層厚
さ（スライス）の選択が含まれている。
3.固体モデルの表面は、次いで三角形に分割される。三
角形は、ベクトル計算には、複雑さの最も少ない多角形
である。BetaSLA−１の能力は、200,000個の三角形に近
付いており、SLA−１の生産に関して計画されたさらに
改良された点がある。三角形の数が多い程、表面の分解
はより十分になり、従って、CAD設計で形成される物体
はより正確になる。
角形は、ベクトル計算には、複雑さの最も少ない多角形
である。BetaSLA−１の能力は、200,000個の三角形に近
付いており、SLA−１の生産に関して計画されたさらに
改良された点がある。三角形の数が多い程、表面の分解
はより十分になり、従って、CAD設計で形成される物体
はより正確になる。
4.三角形の座標を表わすデータ点は、イーサネット通信
でSLA−１に伝達される。SLA−１のソフトウエアは、選
択した層の厚さで、三角形断面を水平に（Ｘ−Ｙ面）ス
ライスする。
でSLA−１に伝達される。SLA−１のソフトウエアは、選
択した層の厚さで、三角形断面を水平に（Ｘ−Ｙ面）ス
ライスする。
5.SLA−１は次に、断面の境界、ハッチング、および水
平面（表面）ベクトルを計算する。ハッチベクトルは、
境界ベクトルの間の、クロスハッチングならなる。数種
のタイプがある。高速で画かれ、大きな重なりのある表
面ベクトルは、物体の水平表面の外側を形成する。上下
の表面内の内部水平部分は、クロスハッチ・ベクトルに
よる以外はぬりつぶされない。
平面（表面）ベクトルを計算する。ハッチベクトルは、
境界ベクトルの間の、クロスハッチングならなる。数種
のタイプがある。高速で画かれ、大きな重なりのある表
面ベクトルは、物体の水平表面の外側を形成する。上下
の表面内の内部水平部分は、クロスハッチ・ベクトルに
よる以外はぬりつぶされない。
6.SLA−１は、光硬化性樹脂の表面を、ヘリウム、カド
ミウム・レーザーの紫外線を動かし、それがあたった部
分の液を固化させることによって一度に１つの水平層の
物体を形成する。樹脂に吸収されるので、レーザー光線
は深く浸透せず、薄い層をつくることができる。各層は
境界線、ハッチ、表面の順に画かれたベクトルから成
る。
ミウム・レーザーの紫外線を動かし、それがあたった部
分の液を固化させることによって一度に１つの水平層の
物体を形成する。樹脂に吸収されるので、レーザー光線
は深く浸透せず、薄い層をつくることができる。各層は
境界線、ハッチ、表面の順に画かれたベクトルから成
る。
7.最初に画かれた層は、液面のすぐ下にある水平な台に
付着する。この台はコンピュータ制御で台を降ろす昇降
器に取り付けられている。１つの層を画いてから、台は
数ミリメータ液の中に浸って、先に硬化した層を新しい
液で覆う。ついで、薄い液の層をのこして少しだけ上昇
しこの薄い液の層から第２の層がつくられる。液面が平
らになるように、しばらく休止した後、次の層が画かれ
る。樹脂は付着性をもっているので、第２の層は、第１
の層へしっかりくっつく。このプロセスが、すべての層
が画かれ、三次元物体の全体が形成されるまで繰り返さ
れる。通常、物体の下部の6.35ミリ（0.25インチ）程度
は、望みの部品がその上につくられる支持構造である。
光にあたらなかった樹脂は、容器の中に残って次の部品
用に使用される。材料の浪費は非常に少ない。
付着する。この台はコンピュータ制御で台を降ろす昇降
器に取り付けられている。１つの層を画いてから、台は
数ミリメータ液の中に浸って、先に硬化した層を新しい
液で覆う。ついで、薄い液の層をのこして少しだけ上昇
しこの薄い液の層から第２の層がつくられる。液面が平
らになるように、しばらく休止した後、次の層が画かれ
る。樹脂は付着性をもっているので、第２の層は、第１
の層へしっかりくっつく。このプロセスが、すべての層
が画かれ、三次元物体の全体が形成されるまで繰り返さ
れる。通常、物体の下部の6.35ミリ（0.25インチ）程度
は、望みの部品がその上につくられる支持構造である。
光にあたらなかった樹脂は、容器の中に残って次の部品
用に使用される。材料の浪費は非常に少ない。
8.後処理では、余分の樹脂を除くために、作成された物
体を熱し、紫外線または加熱硬化をして重合を完全に
し、支持を取り除く、さらにやすりでみがき、実用モデ
ルに組立てるなどの処理も追加して行われる。
体を熱し、紫外線または加熱硬化をして重合を完全に
し、支持を取り除く、さらにやすりでみがき、実用モデ
ルに組立てるなどの処理も追加して行われる。
3.2.2立体造形装置 SLA−１はユーザーのCADシステムと直接接合する完備
した装置である。SLA−１は、スライス・コンピュータ
端末装置、電子キャビネット組立品、光学系組立品、お
よびチャンバ組立品の４主要要素グループから構成され
ている。
した装置である。SLA−１は、スライス・コンピュータ
端末装置、電子キャビネット組立品、光学系組立品、お
よびチャンバ組立品の４主要要素グループから構成され
ている。
3.2.2.1電子キャビネット組立図 電子キャビネットには、プロセス・コンピュータ（デ
ィスク駆動）、キーボード、モニター、電源、AC電力配
電盤、および制御盤がある。コンピュータ組立品には、
端末装置の制御用プラグイン回路盤、高速走査鏡および
垂直（Ｚ形の台）昇降器がある。レーザー用電源、ダイ
ナミックミラー、昇降器モータは、キャビネットの下部
に取り付けられている。
ィスク駆動）、キーボード、モニター、電源、AC電力配
電盤、および制御盤がある。コンピュータ組立品には、
端末装置の制御用プラグイン回路盤、高速走査鏡および
垂直（Ｚ形の台）昇降器がある。レーザー用電源、ダイ
ナミックミラー、昇降器モータは、キャビネットの下部
に取り付けられている。
制御盤には、電源投入スイッチ／表示器、チャンバー
灯スイッチ／表示器、レーザー投入表示器およびシャッ
ター開表示器がある。故障診断およびレーザー性能情報
を含む操作と保守パラメータはモニターに表示される。
操作はキーボード、エントリで制御される。キーボード
およびディスク・ドライブのまわりの作業面は、掃除し
やすく、且つ長期使用に耐えるようフォーマイ力でおお
ってある。
灯スイッチ／表示器、レーザー投入表示器およびシャッ
ター開表示器がある。故障診断およびレーザー性能情報
を含む操作と保守パラメータはモニターに表示される。
操作はキーボード、エントリで制御される。キーボード
およびディスク・ドライブのまわりの作業面は、掃除し
やすく、且つ長期使用に耐えるようフォーマイ力でおお
ってある。
3.2.2.2光学系組立品 ヘリウム−カドミウム（HeCd）レーザーとの光学系構
成要素は、電子キャビネットとチャンバー組立品の上に
取り付けられている。レーザーと光学系板は、それぞれ
のカバーをはずせば使いやすいようになっている。安全
のために、カバーとめ具をはずすのに専用工具が必要
で、カバーがはずされている時は、インターロック・ス
イッチが生きている。インターロックは、どちらかのカ
バーがはずれている時、レーザー光線を遮るためにソレ
ノイド制御のシャッターを作動させる。
成要素は、電子キャビネットとチャンバー組立品の上に
取り付けられている。レーザーと光学系板は、それぞれ
のカバーをはずせば使いやすいようになっている。安全
のために、カバーとめ具をはずすのに専用工具が必要
で、カバーがはずされている時は、インターロック・ス
イッチが生きている。インターロックは、どちらかのカ
バーがはずれている時、レーザー光線を遮るためにソレ
ノイド制御のシャッターを作動させる。
光学系組立品の洗浄用具一式とインターロック短絡用
具が光学系カバーの下にある。洗浄用具は綿棒、専用の
洗浄ガーゼ、光線回転鏡と光線拡大レンズ洗浄用材料で
ある。インターロック・短絡用具は、使用中にインター
ロックをころすために使用される。これは、光学系およ
びレーザーのカバーがはずれた状態で、レーザーの照射
を必要とする、光学系の配列調整および実施操作を可能
にする。
具が光学系カバーの下にある。洗浄用具は綿棒、専用の
洗浄ガーゼ、光線回転鏡と光線拡大レンズ洗浄用材料で
ある。インターロック・短絡用具は、使用中にインター
ロックをころすために使用される。これは、光学系およ
びレーザーのカバーがはずれた状態で、レーザーの照射
を必要とする、光学系の配列調整および実施操作を可能
にする。
シャッター組立品、２個の90°の光線回転鏡、光線拡
大器、走査鏡組立品および光学窓は光学板の上に取り付
けられている。回転ソレノイド作動シャッターはレーザ
ーの出口に取り付けられ、安全インターロックが開いて
いる時、光線を遮るために回転する。90°光線回転鏡は
レーザー光線を次の光学系構成要素へ反射する。光線拡
大器はレーザー光線を拡大して液面に集中する。高速走
査鏡はレーザー光線が樹脂表面にベクトルを画くように
する。光学系の封入されたものと反応室の間の水晶窓
は、レーザー光線を反応室へ通すが、それ以外は、２つ
の部分は隔離されている。
大器、走査鏡組立品および光学窓は光学板の上に取り付
けられている。回転ソレノイド作動シャッターはレーザ
ーの出口に取り付けられ、安全インターロックが開いて
いる時、光線を遮るために回転する。90°光線回転鏡は
レーザー光線を次の光学系構成要素へ反射する。光線拡
大器はレーザー光線を拡大して液面に集中する。高速走
査鏡はレーザー光線が樹脂表面にベクトルを画くように
する。光学系の封入されたものと反応室の間の水晶窓
は、レーザー光線を反応室へ通すが、それ以外は、２つ
の部分は隔離されている。
3.2.2.3チャンバー組立品 チャンバー組立品には、環境制御されたチャンバーが
あり、台、反応容器、昇降器および光線プロファイラを
収納している。
あり、台、反応容器、昇降器および光線プロファイラを
収納している。
物体がつくられた室は、操作者の安全を考え、一様な
操作条件を確保するように設計されている。室は約45℃
（華氏140度）に熱してもよい。そして空気は循環さ
せ、ろ過される。上からのランプが反応容器と作業面を
照らす。ガラスのアクセスドア上のインターロックは開
いているときにレーザー光線を遮るようにシャッターを
作動させる。
操作条件を確保するように設計されている。室は約45℃
（華氏140度）に熱してもよい。そして空気は循環さ
せ、ろ過される。上からのランプが反応容器と作業面を
照らす。ガラスのアクセスドア上のインターロックは開
いているときにレーザー光線を遮るようにシャッターを
作動させる。
反応容器はチャンバーの中、昇降器および台が配列さ
れている誘導装置上に設置されている。
れている誘導装置上に設置されている。
部品は垂直軸昇降器あるいはｚ形の台に取り付けられ
た台の上に形成される。台は樹脂容器の中に浸され、物
体が形成されていく間に、下の方へ調節して動かされ
る。形成された部品を取り外はずすために、台は容器の
上の位置まで上げられる。ついで、台は昇降器から取り
はずされ、後処理のためにチャンバーから取り外され
る。したたり落ちる樹脂を受けるために受け皿が準備さ
れている。
た台の上に形成される。台は樹脂容器の中に浸され、物
体が形成されていく間に、下の方へ調節して動かされ
る。形成された部品を取り外はずすために、台は容器の
上の位置まで上げられる。ついで、台は昇降器から取り
はずされ、後処理のためにチャンバーから取り外され
る。したたり落ちる樹脂を受けるために受け皿が準備さ
れている。
光線プロファイラは、反応容器の一方の側でレーザー
の焦点距離のところに取り付けられている。走査鏡は、
周期的に光線プロファイラ上へのレーザー光線に向くよ
うに指令され、プロファイラは光線の強度プロファイル
を測定する。そのデータは、強度の輪郭線のあるプロフ
ァイルまたは全体的な（積分された）光線強度を表わす
簡単な数として端末に表示される。この情報は、鏡を洗
浄および心合わせすべきか、レーザーを使用すべきか、
望みの厚さと幅のベクトルを出すパラメータ値などを決
定するのに使用される。
の焦点距離のところに取り付けられている。走査鏡は、
周期的に光線プロファイラ上へのレーザー光線に向くよ
うに指令され、プロファイラは光線の強度プロファイル
を測定する。そのデータは、強度の輪郭線のあるプロフ
ァイルまたは全体的な（積分された）光線強度を表わす
簡単な数として端末に表示される。この情報は、鏡を洗
浄および心合わせすべきか、レーザーを使用すべきか、
望みの厚さと幅のベクトルを出すパラメータ値などを決
定するのに使用される。
3.2.3ソフトウエア 立体造形装置を制御するのに必要なコンピュータは３
つあり、それはCADシステム、スライスコンピュータお
よびプロセスコンピュータである。どのCADシステムも
三次元空間の部品を設計するのに使用することができ
る。これは対称物のファイルと認められる。部品をつく
るためには、ゆがみを防ぐために支持を設けなければな
らない。これは、CAD部品設計に必要な支持を加え、CAD
支持ファイルをつくることによって実行される。結果と
してCADでつくられた２個以上のファイルは、イーサネ
ットを通してスライスコンピュータに物理的に挿入され
る。
つあり、それはCADシステム、スライスコンピュータお
よびプロセスコンピュータである。どのCADシステムも
三次元空間の部品を設計するのに使用することができ
る。これは対称物のファイルと認められる。部品をつく
るためには、ゆがみを防ぐために支持を設けなければな
らない。これは、CAD部品設計に必要な支持を加え、CAD
支持ファイルをつくることによって実行される。結果と
してCADでつくられた２個以上のファイルは、イーサネ
ットを通してスライスコンピュータに物理的に挿入され
る。
立体造形装置は、一番下の層から始めて一度に１層の
部品をつくる。スライスコンピュータは、CAD部品を個
々の水平なスライスに分割する。スライスコンピュータ
は、また、どこにハッチベクトルができるかを計算す
る。これは各層がつくられるとき最大強度になるように
行われる。Beta Sitesのスライスコンピュータは、それ
自身のキーボードとモニターをもった別個のコンピュー
タである。生産モデルでは、スライスコンピュータは、
SLA−１の電子キャビネットの中にあり、プロセスコン
ピュータとキーボードとモニターを共有することが予想
される。操作者は各スライスの厚さを変更することがで
き、ユーザー・インターフェイス・プログラムと各スラ
イスの他のパラメータを変えることができる。スライス
コンピュータは、ゼニックス機械語を使用しており、イ
ーサネット・データ・バスによってSLA−１プロセス・
コンピュータに接続されている。
部品をつくる。スライスコンピュータは、CAD部品を個
々の水平なスライスに分割する。スライスコンピュータ
は、また、どこにハッチベクトルができるかを計算す
る。これは各層がつくられるとき最大強度になるように
行われる。Beta Sitesのスライスコンピュータは、それ
自身のキーボードとモニターをもった別個のコンピュー
タである。生産モデルでは、スライスコンピュータは、
SLA−１の電子キャビネットの中にあり、プロセスコン
ピュータとキーボードとモニターを共有することが予想
される。操作者は各スライスの厚さを変更することがで
き、ユーザー・インターフェイス・プログラムと各スラ
イスの他のパラメータを変えることができる。スライス
コンピュータは、ゼニックス機械語を使用しており、イ
ーサネット・データ・バスによってSLA−１プロセス・
コンピュータに接続されている。
スライスされたファイルは、ついで、イーサネットを
通してプロセス・コンピュータに転送される。各プロセ
ス・コンピュータは、スライスされた物体と支持ファイ
ルを層制御ファイルとベクトル・ファイルに併合する。
操作者は、次に、層およびパラメータ・ファイルにおい
て立体造形装置を運転するのに必要な制御を挿入する。
（ベクトル・ファイルは、いつもは編集されていな
い）。操作者は、リベットを挿入することによって、部
品の特定の容積を強くすることができる。このことは、
スライスされたファイルを組合せる前に、必要なパラメ
ータをクリティカル・ボリューム・ファイルに挿入する
ことによって行われる。併合プログラムは、物体、支
持、クリティカル・ボリューム・ファイルを総合して、
その結果のデータを層制御ファイルに挿入する。操作者
は、層制御ファイルを編集することができ、省略パラメ
ータ・ファイルを変更することができる。省略パラメー
タ・ファイルは、部品を作る立体造形装置を操作するの
に必要な制御を含んでいる。プロセス・コンピュータ
は、MSDOS機械語を使用しており、立体造形装置に直接
接続されている。
通してプロセス・コンピュータに転送される。各プロセ
ス・コンピュータは、スライスされた物体と支持ファイ
ルを層制御ファイルとベクトル・ファイルに併合する。
操作者は、次に、層およびパラメータ・ファイルにおい
て立体造形装置を運転するのに必要な制御を挿入する。
（ベクトル・ファイルは、いつもは編集されていな
い）。操作者は、リベットを挿入することによって、部
品の特定の容積を強くすることができる。このことは、
スライスされたファイルを組合せる前に、必要なパラメ
ータをクリティカル・ボリューム・ファイルに挿入する
ことによって行われる。併合プログラムは、物体、支
持、クリティカル・ボリューム・ファイルを総合して、
その結果のデータを層制御ファイルに挿入する。操作者
は、層制御ファイルを編集することができ、省略パラメ
ータ・ファイルを変更することができる。省略パラメー
タ・ファイルは、部品を作る立体造形装置を操作するの
に必要な制御を含んでいる。プロセス・コンピュータ
は、MSDOS機械語を使用しており、立体造形装置に直接
接続されている。
3.3性能仕様 ベータSLA−１の性能仕様を、簡単に参照できるよう
に、表１に示した。
に、表１に示した。
IV.操作説明 4.1序 本節には、モデル部品の設計と製作の全ての操作説明
が含まれている。CADシステムによる部品の支持の設
計、スライスコンピュータによる部品のスライス、部品
を作るためのSLA−１装置の操作と制御の説明が含まれ
ている。また、ファイル転送、クリティカル・ボリュー
ムの挿入、スライスされたファイルの組合せ、部品制御
ファイルの編集、省略パラメータ・ファイルの準備、部
品作成のスーパバイザの実行、部品の後処理および作業
曲線の使用についての説明も含まれている。
が含まれている。CADシステムによる部品の支持の設
計、スライスコンピュータによる部品のスライス、部品
を作るためのSLA−１装置の操作と制御の説明が含まれ
ている。また、ファイル転送、クリティカル・ボリュー
ムの挿入、スライスされたファイルの組合せ、部品制御
ファイルの編集、省略パラメータ・ファイルの準備、部
品作成のスーパバイザの実行、部品の後処理および作業
曲線の使用についての説明も含まれている。
4.2材料および装置 SLA−１装置の操作をよくする材料および装置を表２
に示した。同等のものを使用してもよい。
に示した。同等のものを使用してもよい。
4.3SLA−１部品用CAD設計 4.3.1SLA−１用CAD部品設計法 SLA−１装置で部品を作製する前にCADシステムでまず
設計しなければならない。このマニュアルでは、操作者
がCADシステムを使用して部品を設計する方法を知って
いるものとする。CAD設計をSLA−１装置に適合するよう
にするには、操作者は、物体ファイルと支援ファイルな
どの２つ以上のファイルをCADシステムに準備するのが
普通である。物体ファイルは、単にCAD部品である。支
援ファイルは、SLA−１装置で部品を作っている間、そ
の形を保つことができるように支持構造を加えるのに必
要である。
設計しなければならない。このマニュアルでは、操作者
がCADシステムを使用して部品を設計する方法を知って
いるものとする。CAD設計をSLA−１装置に適合するよう
にするには、操作者は、物体ファイルと支援ファイルな
どの２つ以上のファイルをCADシステムに準備するのが
普通である。物体ファイルは、単にCAD部品である。支
援ファイルは、SLA−１装置で部品を作っている間、そ
の形を保つことができるように支持構造を加えるのに必
要である。
4.3.2部品設計のルール SLA−１装置用CAD設計を準備するには、操作者は、次
のようにCAD物体ファイルを変更しなければならない。
のようにCAD物体ファイルを変更しなければならない。
a.壁厚さは、0.508〜3.81ミリ（0.020〜0.150inch）と
するのが理想的である。
するのが理想的である。
b.CAD部品を下記の条件になるような方向に回転する。
1.部品ができる時の気泡部分を最小にする。
2.上向きのよい表面を利用する。
3.下向きの表面をできるだけ見えないようにする。
4.支持の設計を容易にし、最適とする。
5.部品が作られるとき安定および強くする。
c.水平ギャップと穴がレーザ・line widihにより望まれ
るより大きくなるように部品を設計する。
るより大きくなるように部品を設計する。
d.すべての固体部品は完全に一つの容積を構成しなけれ
ばならない。単一平面ではクロスハッチのアルゴリズム
を混乱させる。
ばならない。単一平面ではクロスハッチのアルゴリズム
を混乱させる。
4.3.3SLA−１用支援ファイル設計法 支持構造は、土台と柱とウェブで構成され、それらは
部品を適切に指示し、部品がSLA−１装置で作られてい
る間に曲がるのを防ぐ。支持は別の支援ファイルにおい
てCADシステムで設計されなければならない。
部品を適切に指示し、部品がSLA−１装置で作られてい
る間に曲がるのを防ぐ。支持は別の支援ファイルにおい
てCADシステムで設計されなければならない。
4.3.4支持設計のルール 操作者は次のようにCAD支援ファイルを作らなければ
ならない。
ならない。
a.昇降器パネルにのるCAD部品の底部に構造を設計す
る。この台には、少くとも16.51ミリ（0.65inch）の長
さ（台の6.35ミリ（1/4inch）穴の直径の２倍以上）数
本の水平な脚がなければならない。
る。この台には、少くとも16.51ミリ（0.65inch）の長
さ（台の6.35ミリ（1/4inch）穴の直径の２倍以上）数
本の水平な脚がなければならない。
b.部品の外側に各角と交差するように支持を設計する。
そこは大きな応力が生ずる場所であるからである。
そこは大きな応力が生ずる場所であるからである。
c.支持されていない下向きの境界が、先に作られた支持
の上になるように支持を配列する。
の上になるように支持を配列する。
d.最良の応力抵抗のため、最小距離を隔てて支持を配置
する。
する。
e.強力な結合のため、少くとも二つの垂直な二層が部品
の中に重なりをもつよう設計する。
の中に重なりをもつよう設計する。
4.4スライス操作 4.4.1ファイルのスライスの方法 スライスコンピュータ（Wyse PC 386）は、ユーザー
の制御の下で、物体と支援ファイルを個々のスライス
に、自動的に分割する。ユーザーは各スライスの厚さを
選択し、クロスハッチングの形と方法を決定しなければ
ならない。
の制御の下で、物体と支援ファイルを個々のスライス
に、自動的に分割する。ユーザーは各スライスの厚さを
選択し、クロスハッチングの形と方法を決定しなければ
ならない。
4.4.2スライスのルール 操作者は、CAD物体と支援ファイルを次のようにスラ
イスしなければならない。
イスしなければならない。
a.上向きの表面は１次元（ＸまたはＹ）だけのもので、
0.051ミリ（0.002inch）のオフセットでなければならな
い。露出面は低くなければならない。
0.051ミリ（0.002inch）のオフセットでなければならな
い。露出面は低くなければならない。
b.クロスハッチは通常、部品の端にできるだけ垂直に近
い状態でなければならない。部品の端に平行なクロスハ
ッチは生産時間を増加し応力を増加する。
い状態でなければならない。部品の端に平行なクロスハ
ッチは生産時間を増加し応力を増加する。
c.表面をつくらないで支援ファイルをスライスする。
4.4.3ユーザー・インターフェースの動かし方 この手順はユーザー・インターフェース・プログラム
を使用してスライス・パラメータを挿入し、スライス・
プログラムを動かすためにスライス・コンピュータを操
作する方法を示す。この手順は、CADファイルがスライ
ス・コンピュータの中に設置されているものと仮定して
いる。ステップの前の星印（＊）は、これが、共通のキ
ーボードを使用してスライス・コンピュータとプロセス
・コンピュータとを操作している場合に行われるために
だけ必要な任意のステップであることを示している。
を使用してスライス・パラメータを挿入し、スライス・
プログラムを動かすためにスライス・コンピュータを操
作する方法を示す。この手順は、CADファイルがスライ
ス・コンピュータの中に設置されているものと仮定して
いる。ステップの前の星印（＊）は、これが、共通のキ
ーボードを使用してスライス・コンピュータとプロセス
・コンピュータとを操作している場合に行われるために
だけ必要な任意のステップであることを示している。
a.ENTERを押す。−MAIN MENUが表示される。
＊b.データ転送（スライス）を選択して、ENTERを押
す。−データ転送メニューが表示される。
す。−データ転送メニューが表示される。
＊c.TELNET、端末ユーティリティを選択し、ENTERを押
す。
す。
d.S promptが表示されたら、UI（user interface）とタ
イプして、ENTERを押す。−SLICE USER INTERFACEメ
ニューが表示される。
イプして、ENTERを押す。−SLICE USER INTERFACEメ
ニューが表示される。
e.オプション１（DATABASEファイル名）を選択する。
f.Enter Data File Name;promptが表示されたら、デー
タ・ファイル名、つづいて、St1（例えば−test.st1）
をタイプして、ENTERを押す。
タ・ファイル名、つづいて、St1（例えば−test.st1）
をタイプして、ENTERを押す。
g.Type File BinaryまたはASCII（B,A）;Promptが表示
されたら、ｂ（binary）または（ASCII）を適用として
タイプし、ENTERを押す。
されたら、ｂ（binary）または（ASCII）を適用として
タイプし、ENTERを押す。
h.オプション２（scale）を選択する。
i.Enter Scale Value:promptが表示されたら、scale va
lue per CAD dimension unit）をタイプしてENTERを押
す。（1000を選択した場合、1000.000が値の列に挿入さ
れる。これは１つのCAD dimension unitの1/1000であ
る。）（例えばインチで設計された部品のCADの場合
は、1000のScaleは各スライス、単位を1mil（0.0254ミ
リ）とする） j.オプション３（Z spacing）を選択する。
lue per CAD dimension unit）をタイプしてENTERを押
す。（1000を選択した場合、1000.000が値の列に挿入さ
れる。これは１つのCAD dimension unitの1/1000であ
る。）（例えばインチで設計された部品のCADの場合
は、1000のScaleは各スライス、単位を1mil（0.0254ミ
リ）とする） j.オプション３（Z spacing）を選択する。
k.Enter FixedまたはVarible spacing（Ｆ、Ｖまたは
Ｑ）Value:promptが表示されたら、Ｆ（fixed）をタイ
プし、ENTERを押す。次にスライス・スケール単位（オ
プション２より）（例えば−20）で厚さをタイプし、EN
TERを押す。（可変の厚さを選択する場合は、ソフトウ
エア・マニュアルを参照）。
Ｑ）Value:promptが表示されたら、Ｆ（fixed）をタイ
プし、ENTERを押す。次にスライス・スケール単位（オ
プション２より）（例えば−20）で厚さをタイプし、EN
TERを押す。（可変の厚さを選択する場合は、ソフトウ
エア・マニュアルを参照）。
l.オプション４（X hatch spacing）を選択する。
m.Enter Hatch Spacing（hx）value:promptが表示され
たら、スライス・スケール単位（例えば、200（0.20ハ
ッチ／ミリ（５ハッチ/inch）でX hatch spacingをタイ
プし、ENTERを押す。
たら、スライス・スケール単位（例えば、200（0.20ハ
ッチ／ミリ（５ハッチ/inch）でX hatch spacingをタイ
プし、ENTERを押す。
注 オプション６（60/120度hatch spacing）を使用する
場合は、オプション５（Y hatch spacing）は使用しな
い。
場合は、オプション５（Y hatch spacing）は使用しな
い。
n.オプション５（Y hatch spacing）を選択する。
o.Enter Hatch Spacing（hy）value:promptが表示され
たら、スライス・スケール単位（例えば、200）でY hat
ch spacingをタイプし、ENTERを押す。
たら、スライス・スケール単位（例えば、200）でY hat
ch spacingをタイプし、ENTERを押す。
p.オプション６（60/120度hatch spacing）を選択す
る。
る。
q.Enter Hatch Spacing（60/120）value:promptが表示
されたら、スライス・スケール単位（例えば、20）で60
/120hatch spacingをタイプし、ENTERを押す。
されたら、スライス・スケール単位（例えば、20）で60
/120hatch spacingをタイプし、ENTERを押す。
r.オプション７（X skin fill for near flat surfac
e）を選択する。
e）を選択する。
s.Enter skin fill for near flat surface（hfx）Valu
e:promptが表示されたら、X skin fill offsetをスライ
ス・スケール単位（例えば、２）でタイプし、ENTERを
押す。
e:promptが表示されたら、X skin fill offsetをスライ
ス・スケール単位（例えば、２）でタイプし、ENTERを
押す。
t.オプション８（Y skin fill for near flat surfac
e）を選択する。
e）を選択する。
注 X skin fillが使用される時は、Ｙは使用してはなら
ない。逆もまた同じである。
ない。逆もまた同じである。
u.Enter skin fill for near flat surface（hfy）Valu
e:promptが表示されたら、Y skin fillをmilでタイプ
し、ENTERを押す。
e:promptが表示されたら、Y skin fillをmilでタイプ
し、ENTERを押す。
v.オプション９（minimum Surface Angle for scanned
facets）を選択する。
facets）を選択する。
w.Enter a Minium Surface Angle promptが表示された
ら、垂直からの望みの角（例えば、60）を度でタイプ
し、ENTERを押す。
ら、垂直からの望みの角（例えば、60）を度でタイプ
し、ENTERを押す。
x.オプション10（Minium Hatch Intersect Angle）を選
択する。
択する。
y.Enter a Minium Intersect Angle Value:Promptが表
示されたら、Intersect Angleを度で（例えば、20）タ
イプし、ENTERを押す。
示されたら、Intersect Angleを度で（例えば、20）タ
イプし、ENTERを押す。
z.オプション11（Segment Output file Name）を選択す
る。
る。
aa.Enter Segment File Name:promptが表示されたら、
望みのoutput file name、次いで、sli（slice）（例え
ば、test.sli）をタイプし、ENTERを押す。
望みのoutput file name、次いで、sli（slice）（例え
ば、test.sli）をタイプし、ENTERを押す。
ab.すべてのスライス・パラメータが選択されてしまっ
てから、Ｓ（Save）を選択肢、ENTERを押す。（これは
パラメータを将来の使用と参考のためにセーブする） ac.“Press（Enter）to Continue"promptが表示された
ら、ENTERを押す。次に、ｄ（DoSlice）を選択しENTER
を押す。
てから、Ｓ（Save）を選択肢、ENTERを押す。（これは
パラメータを将来の使用と参考のためにセーブする） ac.“Press（Enter）to Continue"promptが表示された
ら、ENTERを押す。次に、ｄ（DoSlice）を選択しENTER
を押す。
ad.Slice Version to use（Default XY）;promptが表示
されたら、ENTERを押す。（プログラムは挿入されたス
ライス・パラメータを使用して、ファイルをスライスす
る。） ae.スライスが完了したら、DATA TRANSFER NEMUが表示
される。
されたら、ENTERを押す。（プログラムは挿入されたス
ライス・パラメータを使用して、ファイルをスライスす
る。） ae.スライスが完了したら、DATA TRANSFER NEMUが表示
される。
af.Q（Quit）とENTERを押す。（スライスされたファイ
ルは、プロセス・コンピュータに転送される状態になっ
ている。） 4.5SLA−１の操作 4.5.1始動手順 a.POWER ONスイッチをONにする。（上）POWER ON表示灯
の点灯を確認する。
ルは、プロセス・コンピュータに転送される状態になっ
ている。） 4.5SLA−１の操作 4.5.1始動手順 a.POWER ONスイッチをONにする。（上）POWER ON表示灯
の点灯を確認する。
b.OVEN LIGHTスイッチをONにする。（上）OVEN LIGHT表
示灯の点灯と反応室のオーバーヘッド灯の点灯を確認す
る。
示灯の点灯と反応室のオーバーヘッド灯の点灯を確認す
る。
注 SHUTTER OPENおよびLASER ON表示灯は操作中点灯す
る。SHUTTER OPEN表示灯は、レーザーシャッターが開い
ている時、点灯し、LASER ON表示灯は、レーザーが作動
している時、点灯する。
る。SHUTTER OPEN表示灯は、レーザーシャッターが開い
ている時、点灯し、LASER ON表示灯は、レーザーが作動
している時、点灯する。
c.プロセス・コンピュータが始動した時、MAIN MENUが
モニタに表示される。“Power on sequence"を選択し、
ENTERを押す。
モニタに表示される。“Power on sequence"を選択し、
ENTERを押す。
d.POWER SEQUENCEメニューが表示される。続いて、レー
ザー、鏡おび昇降器駆動機の電力を上げるためとレーザ
ー・シャッターを開けるために、ファンクション・キー
１、２および３を押す。
ザー、鏡おび昇降器駆動機の電力を上げるためとレーザ
ー・シャッターを開けるために、ファンクション・キー
１、２および３を押す。
e.レーザーの出力が安定して部品を作り始めるまで少な
くとも15分は待つ。他の機能（ファイル準備、データ転
送など）はレーザーの起動中に行える。
くとも15分は待つ。他の機能（ファイル準備、データ転
送など）はレーザーの起動中に行える。
4.5.2スライス・コンピュータからプロセスコンピュー
タへのファイルの移し方 この手順は、スライスされた物体および支持ファイル
を、SLA−１内でスライス・コンピュータからプロセス
コンピュータ（Wyse PC 286）へ移す方法を説明する。
タへのファイルの移し方 この手順は、スライスされた物体および支持ファイル
を、SLA−１内でスライス・コンピュータからプロセス
コンピュータ（Wyse PC 286）へ移す方法を説明する。
a.ENTERを押す。MAIN MANUが表示される。
b.オプション１（Data Transfer）を選択する。
c.（data transfer）promptが表示されたら、２（FTP）
（file transfer program）をタイプし、ENTERを押す。
（file transfer program）をタイプし、ENTERを押す。
d.（ftp）promptが表示されたら、OPENをタイプし、ENT
ERを押す。
ERを押す。
e.（to）promptが表示されたら、スライス・コンピュー
タのアドレスをタイプし、ENTERを押す。
タのアドレスをタイプし、ENTERを押す。
f.Remote user promptを表示されたら、貴方の登録簿の
名前をタイプして、ENTERを押す。
名前をタイプして、ENTERを押す。
g.Password promptが表示されたらあなたのpasswordを
タイプし、ENTERを押す。
タイプし、ENTERを押す。
h.（ftp）promptが表示されたら、GETをタイプし、ENTE
Rを押す。
Rを押す。
i.（remote−file）promptが表示されたら、name of di
sired fileと通常それに次いで、sli（例えば、test.sl
i）をタイプして、ENTERを押す。
sired fileと通常それに次いで、sli（例えば、test.sl
i）をタイプして、ENTERを押す。
j.（local−fill test.sli in defanet）promptと表示
されたら、ENTERを押す。（名前を変えたいとするので
なければ）、（FTPルーチンがファイルをプロセス・コ
ンピュータに転送する。
されたら、ENTERを押す。（名前を変えたいとするので
なければ）、（FTPルーチンがファイルをプロセス・コ
ンピュータに転送する。
それは転送が完了する時にpromptする。
k.FTPから出るには（ftp）promptが表示されたら、BYE
をタイプし、ENTERを押す。（スライスされたファイル
は、SLA−１プロセス・コンピュータに転送されてい
る。） l.MAIN MENUは、転送が完了した後に表示される。
をタイプし、ENTERを押す。（スライスされたファイル
は、SLA−１プロセス・コンピュータに転送されてい
る。） l.MAIN MENUは、転送が完了した後に表示される。
4.5.3クリティカル・ボリュームの挿入法 この手順は、クリティカル・ボリュームのセットアッ
プの方法を示す。これらのクリティカル・ボリューム
は、強度を増加するために、クロスハッチベクトルの上
のレーザー光線の多重パスであるリベットを挿入するた
め、あるいは、他の特別な処理のために使用することが
できる。（この手順は、CAD部品にクリティカル・ボリ
ュームがない場合は省略することができる。） a.CADコンピュータ上で、部品のCAD表示を呼び出す。
プの方法を示す。これらのクリティカル・ボリューム
は、強度を増加するために、クロスハッチベクトルの上
のレーザー光線の多重パスであるリベットを挿入するた
め、あるいは、他の特別な処理のために使用することが
できる。（この手順は、CAD部品にクリティカル・ボリ
ュームがない場合は省略することができる。） a.CADコンピュータ上で、部品のCAD表示を呼び出す。
b.長方形の固体の４つの底の角について、CAD空間での
Ｘ、Ｙ、Ｚ座標を確認する。（クリティカル・ボリュー
ム） c.プロセス・コンピュータで、オプション５（編集装置
ファイル）を選択し、ENTERを押す。
Ｘ、Ｙ、Ｚ座標を確認する。（クリティカル・ボリュー
ム） c.プロセス・コンピュータで、オプション５（編集装置
ファイル）を選択し、ENTERを押す。
d.新しいファイルをつくるオプションを選択する。−Tu
rbo Basicが表示される。
rbo Basicが表示される。
e.矢印キーを使用してWriteを選択し、ENTERを押す。
f.New Name promptが表示されたら、クリティカル・ボ
リュームの名についで.box（例えば、tast.box）を入力
し、ENTERを押す。
リュームの名についで.box（例えば、tast.box）を入力
し、ENTERを押す。
g.矢印キーを使用してEditを選択し、ENTERを押す。
h.C:Test Box enter:promptが表示されたら、下記を挿
入する。
入する。
＜type＞，＜base＞，＜height＞，＜x1＞，＜y1＞，
＜x2＞，＜y2＞，＜x3＞，＜y3＞，＜x4＞，＜y4＞（必
ず各項の間にコンマを入れること。適切な構文が重要で
ある。） ここで ＜type＞は、囲まれた範囲内でのクロス・ハッチを固
定するめの“XV"、またはクロス・ハッチを無視するた
めの“XI"である。
＜x2＞，＜y2＞，＜x3＞，＜y3＞，＜x4＞，＜y4＞（必
ず各項の間にコンマを入れること。適切な構文が重要で
ある。） ここで ＜type＞は、囲まれた範囲内でのクロス・ハッチを固
定するめの“XV"、またはクロス・ハッチを無視するた
めの“XI"である。
＜base＞はスライス・スケールに相対するboxのbase
であり、＜height＞はbox高さである。
であり、＜height＞はbox高さである。
＜x1、y1＞はboxの第１座標である。
＜x2、y2＞は第２座標、 ＜x3、y3＞は第３座標、 ＜x4、y4＞は第４座標である。
i.ESE（escape）キーを押す。
j.矢印キーを使用してFileを選択し、ENTERを押す。
k.矢印キーを使用してSareを選択し、ENTERを押す。
l.矢印キーを使用してQuitを選択し、ENTERを押す。
（新しい＜patr＞.boxファイルがクリティカル・ボリュ
ームを確認するためにつくられている。） 4.5.4スライス・ファイルの組合せ方 この手順は、物体と支援のファイルをベクトルと層制
御ファイルに組合せる方法を示す。
（新しい＜patr＞.boxファイルがクリティカル・ボリュ
ームを確認するためにつくられている。） 4.5.4スライス・ファイルの組合せ方 この手順は、物体と支援のファイルをベクトルと層制
御ファイルに組合せる方法を示す。
a.ENTERを押す。−NAIN MENUが表示される。
b.オプション２（MERGE）を選択し、ENTERを押す。
c.Slice File Name promptが表示されたら、組合される
ファイルの名前（名前の部分として、SLIが含まれる）
をタイプし、ENTERを押す。（適合するならば、必ずク
リティカル・ボリュームを含めること） d.Output File Name promptが表示されたら、出力ファ
イルの望み名前をタイプして、ENTERを押す。（“xxx"e
ndingは不用である） e.ENTERを押し、プロセス・コンピュータがファイル
（一度に１スライス）を組合せるのを待つ。（プログラ
ムは、組合せが完了するとプロンプトする。） 4.5.5部品を作るためのSLA−１の操作方法 これらの手順は、反応容器の中で実際に部品をつくる
ためのプロセス・コンピュータの使用方法を示す。反応
容器の準備、組合せベクトルおよび制御ファイルの変
更、省略パラメータの準備、部品製作（スーパバイザ）
プログラムの活用が含まれている。
ファイルの名前（名前の部分として、SLIが含まれる）
をタイプし、ENTERを押す。（適合するならば、必ずク
リティカル・ボリュームを含めること） d.Output File Name promptが表示されたら、出力ファ
イルの望み名前をタイプして、ENTERを押す。（“xxx"e
ndingは不用である） e.ENTERを押し、プロセス・コンピュータがファイル
（一度に１スライス）を組合せるのを待つ。（プログラ
ムは、組合せが完了するとプロンプトする。） 4.5.5部品を作るためのSLA−１の操作方法 これらの手順は、反応容器の中で実際に部品をつくる
ためのプロセス・コンピュータの使用方法を示す。反応
容器の準備、組合せベクトルおよび制御ファイルの変
更、省略パラメータの準備、部品製作（スーパバイザ）
プログラムの活用が含まれている。
4.5.5.1SLA−１部品の組立ルール SLA−１を部品をつくるように準備するために、操作
者は操作者のチェックリストを実行し、層制御（.L）フ
ァイル（SUPER .PRM）を編集し、省略パラメータを準
備し、スーパバイザ・プログラムを次のように作動させ
なければならない。
者は操作者のチェックリストを実行し、層制御（.L）フ
ァイル（SUPER .PRM）を編集し、省略パラメータを準
備し、スーパバイザ・プログラムを次のように作動させ
なければならない。
a.第１支持層の速度を通常の層を画く速度の３倍遅い速
度に設定する。このことは第１層を昇降器の台にしっか
り付着させることができるように充分硬化する。
度に設定する。このことは第１層を昇降器の台にしっか
り付着させることができるように充分硬化する。
b.進行中の部品に不必要な応力を与えないように浸す速
度を遅くする。
度を遅くする。
c.次の場合は、さらに長く浸す。
1.こわれやすい層 2.台に近い支持の最低の層 3.大面積の層の後 4.樹脂の大きな気泡部分のある範囲 5.浅い浸漬深さの場合（薄い層厚さ） d.単一パスを使用し、先に作られた層に0.006〜0.008in
chの過硬化を与える作業曲線からの露出速度を選ぶ。
chの過硬化を与える作業曲線からの露出速度を選ぶ。
e.パートログ（第16図の例）の中の重要なパラメータと
コメントを記録する。（ユーザーは特別の要求に対し
て、顧客のパート・ログをつくることをすすめる。）プ
リンタがあれば、重要パラメータは永久記録用にプリン
トする。
コメントを記録する。（ユーザーは特別の要求に対し
て、顧客のパート・ログをつくることをすすめる。）プ
リンタがあれば、重要パラメータは永久記録用にプリン
トする。
4.5.5.2省略パラメータにファイルの準備方法 この手順は、部品作成アクセスを制御するための省略
パラメータ（.PRM）を準備する方法を示す。
パラメータ（.PRM）を準備する方法を示す。
a.ENTERを押す。−MAIN MENUが表示される。
b.オプション５（編集システムファイル）を選択し、EN
TERを押す。
TERを押す。
c.Load File Name Promptが表示されたら、ファイル名
（SUPER.PEMのみ挿入）を入力し、ENTERを押す。
（SUPER.PEMのみ挿入）を入力し、ENTERを押す。
d.矢印をEdit blockまで移動し、ENTERを押す。値を省
略パラメータ（SUPER.PRM）ファイルに挿入することが
できる。（コードの定義は、ソフトウェア・マニュアル
を参照） e.編集ファイルをやめるには、 1.Escキーを押す。
略パラメータ（SUPER.PRM）ファイルに挿入することが
できる。（コードの定義は、ソフトウェア・マニュアル
を参照） e.編集ファイルをやめるには、 1.Escキーを押す。
2.矢印キーを使用して、Fileを選択しENTERを押す。
3.矢印キーを使用してSaveを選択し、ENTERを押す。
4.Qキーを押す。−MAIN MENUが表示される。
4.5.5.3部品をつくるスーパバイザの動かし方 ここで準備作業は全部完了した。この手順は実際に部
品を作る方法を説明する。
品を作る方法を説明する。
a.プロセスコンピュータで、ENTERを押す。−MAIN MEN
Uが表示される。
Uが表示される。
b.オプション４（スーパバイザ）を選択し、ENTERを押
す。
す。
c.Part Prefix promptが表示されたら、部品ファイルの
名前をタイプして、ENTERを押す。これがレーザーに第
１層のトレースを開始させる。操作者用制御盤のSHUTTE
R OPENおよびLASER ON表示灯が点灯するのを確認す
る。
名前をタイプして、ENTERを押す。これがレーザーに第
１層のトレースを開始させる。操作者用制御盤のSHUTTE
R OPENおよびLASER ON表示灯が点灯するのを確認す
る。
d.第１層の形を監視する。
1.部品が昇降器の台の中心にあるか？ 2.第１層が台に固着するか？ 3.そうでない場合は、運転を中止して、問題点を修正す
る。
る。
4.5.5.4SLA−１部品の後処理 この手順は、容器から仕上った部品を取出し、液をき
り、硬化および乾燥させて、支持を取り除く方法を示
す。
り、硬化および乾燥させて、支持を取り除く方法を示
す。
a.容器から上げて予備的に液をきる。
1.プロセス・コンピュータで、ENTERを押す。−MAIN M
ENUが表示される。
ENUが表示される。
2.ユーティリティ・メニューを選択し、ENTERを押す。
3.Z−stage Moverを選択し、ENTERを押す。
4.非常にゆっくりと、矢印キー↑を利用して昇降器が反
応容器の上端から129.54センチ（51inch）のところまで
上昇させる。部品を急激に上げてはならない。さもない
と、ゆがみが生じる可能性がある。
応容器の上端から129.54センチ（51inch）のところまで
上昇させる。部品を急激に上げてはならない。さもない
と、ゆがみが生じる可能性がある。
5.余分の樹脂が部品からしたたり落ちるように約15分待
つ。
つ。
b.部品と台の取りはずし 1.吸収性の敷き物を専用の液ぬき皿に敷く。
2.液ぬき皿を昇降器の台の下にすべり込ませ、容器の一
方の側の棚上に置く。
方の側の棚上に置く。
3.キーボードの矢印キー↓を入れたり切ったりして、昇
降器の台を吸収性敷き物の上約6.35ミリ（1/4inch）の
ところまでおろす。
降器の台を吸収性敷き物の上約6.35ミリ（1/4inch）の
ところまでおろす。
4.昇降器軸のノブの１個をCCW1回ひねる。これは昇降器
軸の内側のねじのついた棒を昇降器の一方の側のねじ穴
からゆるめ、部分的に台をゆるめる。
軸の内側のねじのついた棒を昇降器の一方の側のねじ穴
からゆるめ、部分的に台をゆるめる。
5.ステップ（ｄ）を反対側の昇降器軸のノブについても
行う。
行う。
6.ステップ（ｄ）および（ｅ）を交互に行って、台が軸
からはなれて、25.4ミリ（1inch）何分の１か落ちて吸
収性敷き物の上にのるようにする。
からはなれて、25.4ミリ（1inch）何分の１か落ちて吸
収性敷き物の上にのるようにする。
7.必要ならば、キーボードの矢印キー↑で昇降器軸を上
昇させる。
昇させる。
8.液ぬき皿、台および取り付けられている部品を容器室
から取り除く。できれば、硬化していない部品に横応力
を与えないように台は水平に保っておく。
から取り除く。できれば、硬化していない部品に横応力
を与えないように台は水平に保っておく。
c.オーブン液抜き 1.昇降器の台と部品をオーブンの中に入れる。
2.温度を80℃〜90℃に設定して、１時間待つ。
3.上向きおよび下向きの表面に付着している余分の液状
樹脂を綿棒で注意してふき取る。
樹脂を綿棒で注意してふき取る。
d.後硬化 1.昇降器の台と部品を紫外線投光オーブンに入れる。
2.部品に紫外線を乾燥し粘りがなくなるまであてる。
3.目の細い鋸を使用し、部品を台に取り付けている底部
の支持を鋸で切ることによって、部品を昇降器の台から
はずす。この手順の間、部品が応力や初期衝撃をうけな
いように保護する。
の支持を鋸で切ることによって、部品を昇降器の台から
はずす。この手順の間、部品が応力や初期衝撃をうけな
いように保護する。
4.次に進む前に「鋸くず」や支持のかけらをすべて掃除
する。
する。
5.部品をさかさまにして、（またはこれができなけれ
ば、部品を横にして）ステップ１および２を繰り返す。
ば、部品を横にして）ステップ１および２を繰り返す。
e.台の交換 1.部品をはずした後にまだ昇降器の台に付着している乾
燥した樹脂をかき落す。台のねじ穴に♯10−32のタップ
でねじを切る必要があるかもしれない。
燥した樹脂をかき落す。台のねじ穴に♯10−32のタップ
でねじを切る必要があるかもしれない。
2.空の台を液抜き皿にのせる。
3.液抜き皿を棚上のSLA−１容器室に入れ、容器の上に
できるだけ中心におく。
できるだけ中心におく。
4.キーボードの矢印キー↓を非常にゆっくりと入り切り
して昇降器軸をねじを切った棒が台に非常に接近するま
で下げる。軸のねじを破壊するので、軸が台または皿の
方へ行かないようにする。
して昇降器軸をねじを切った棒が台に非常に接近するま
で下げる。軸のねじを破壊するので、軸が台または皿の
方へ行かないようにする。
5.皿と台を、台のねじ穴が、正確にねじ棒の下になるよ
う調節する。
う調節する。
6.キーボードの矢印キー↓をゆっくりと入り切りして、
ねじ棒が静かにねじ穴に接触するようにする。
ねじ棒が静かにねじ穴に接触するようにする。
7.昇降器軸のノブの１個をCEW?（前出）１回ねじる。こ
れにより昇降器軸内のねじ棒は回転し、盤のねじ穴とか
みあう。
れにより昇降器軸内のねじ棒は回転し、盤のねじ穴とか
みあう。
8.反対側の昇降器軸のノブについても、ステップ７を繰
返す。
返す。
9.台が液抜き皿からはなれ、昇降器軸の底にしっかりと
接触するまで、ステップ７と８を繰返す。
接触するまで、ステップ７と８を繰返す。
10.盤を軸に固定するために、昇降器軸のノブを備え
る。内部のねじ棒を折ってしまうので締め過ぎないこ
と。
る。内部のねじ棒を折ってしまうので締め過ぎないこ
と。
11.キーボードの矢印キー↑を入り切りして昇降器を上
昇させる。
昇させる。
12.液抜き皿を取り除く。
f.支持の取りはずしと仕上げ 1.横切りペンチで支持を注意しながら切りはなす。
2.適当なやすりで荒い表面を注意しながら滑らかにす
る。
る。
3.要求通りに表面を仕上げる。
4.5.5.5停止手順 a.OVEN LIGHTスイッチをOFF（下）にする。OVEN LIGH
T表示灯が消灯するのを確認する。
T表示灯が消灯するのを確認する。
b.POWER ONスイッチをOFF（下）にする。POWER ONお
よびその他の表示灯が消灯するのを確認する。
よびその他の表示灯が消灯するのを確認する。
2.5.5.6作業曲線の作り方と使い方 液状プラスチックが固化されうる程度は、次の３要因
で決定される。すなわち、（１）使用される樹脂の種
類、（２）レーザーの出力、（３）レーザーの焦点整合
の程度。操作者は、作業曲線を作ることによって、これ
ら３要因の変化を相殺するようにレーザーの作画速度を
調節することができる。従って、新しい樹脂材料を使用
する毎に新しい作業曲線を準備しなければならない。そ
うしないと、パートログに示されているようにレーザー
出力にかなりの損失を生ずる。作業曲線は、ステップの
時間（レーザー作画速度）や省略パラメータと層制御フ
ァイルの中のステップの大きさを変更するのに使用され
る。
で決定される。すなわち、（１）使用される樹脂の種
類、（２）レーザーの出力、（３）レーザーの焦点整合
の程度。操作者は、作業曲線を作ることによって、これ
ら３要因の変化を相殺するようにレーザーの作画速度を
調節することができる。従って、新しい樹脂材料を使用
する毎に新しい作業曲線を準備しなければならない。そ
うしないと、パートログに示されているようにレーザー
出力にかなりの損失を生ずる。作業曲線は、ステップの
時間（レーザー作画速度）や省略パラメータと層制御フ
ァイルの中のステップの大きさを変更するのに使用され
る。
a.キーボードの矢印キー↓を入り切りして、昇降器の台
を樹脂面の25.4ミリ（1inch）下まで下降させる。作業
曲線を作るのに使用されるバンジョー・パートは樹脂表
面を自由に浮んで準備される。
を樹脂面の25.4ミリ（1inch）下まで下降させる。作業
曲線を作るのに使用されるバンジョー・パートは樹脂表
面を自由に浮んで準備される。
b.プロセス・コンピュータで、ENTERを押す。−MAIN M
ENUが表示される。
ENUが表示される。
c.ユーティリティー・メニューを選択して、ENTERを押
す。
す。
d.Banjoを選択し、ENTERを押す。メニューに従って使用
される最大ステップ時間（SP）を入力する。SLA−１はb
anjoを容器中に準備する。
される最大ステップ時間（SP）を入力する。SLA−１はb
anjoを容器中に準備する。
e.banjo部品が完成した後、乾燥し硬化させる。（2.5.
5.6項） f.顕微鏡を使用して各ストリングの水平幅を測定する。
5.6項） f.顕微鏡を使用して各ストリングの水平幅を測定する。
g.banjo部品を横に切って顕微鏡を使用して各ストリン
グの厚さ（深さ）を測定する。
グの厚さ（深さ）を測定する。
h.作業曲線上に選ばれたステップ時間（例えば、40、8
0、160、320および640）で高さと幅をプロットする。最
低のステップ時間は最も薄いbanjo stringをつくり、最
高のステップ時間は厚いbanjo stringをつくる。
0、160、320および640）で高さと幅をプロットする。最
低のステップ時間は最も薄いbanjo stringをつくり、最
高のステップ時間は厚いbanjo stringをつくる。
i.他のbanjoは、作業曲線の範囲を拡げるために、異な
ったステップ時間でつくることができる。
ったステップ時間でつくることができる。
j.両方の作業曲線を形成するために５個以上の点を結
ぶ。
ぶ。
k.作業曲線は、各スライスに対して、ステップ時間とス
テップの大きさを選択するのに使用することができる。
テップの大きさを選択するのに使用することができる。
l.選択したステップ時間とステップの大きさを省略パラ
メータ・ファイルに挿入する。（4.5.5.2項） 用語集 最後に本明細書に用いた用語について簡単に説明す
る。
メータ・ファイルに挿入する。（4.5.5.2項） 用語集 最後に本明細書に用いた用語について簡単に説明す
る。
・60/120アングル・ハッチ 標準のＸおよびＹハッチングを捕捉するクロスハッチ
型の１種。
型の１種。
・バンジョ（banjo） 部品の作成と測定の時、作業曲線用にライン高さおよ
びライン幅のデータを与える部品 ・BASES（支持） 実際の部品が作成されている時に、構造支持を提供す
るCADによってできた構造。（Websを参照） ・ビーム・プロファイル レーザー光線エネルギの空間的分布 ・境界 部品のスライスされた層の壁を定義するベクトルのブ
ロック。
びライン幅のデータを与える部品 ・BASES（支持） 実際の部品が作成されている時に、構造支持を提供す
るCADによってできた構造。（Websを参照） ・ビーム・プロファイル レーザー光線エネルギの空間的分布 ・境界 部品のスライスされた層の壁を定義するベクトルのブ
ロック。
・CAD Computer aided desing.コンピュータ援用設計 ・DENTERING 自動的に部品を空間の中心に位置させるスライス・ル
ーチン。これは、ただ１つのスライス・ファイルで部品
が定義される場合にだけ行われる。ソフトウエア・マニ
ュアル参照。
ーチン。これは、ただ１つのスライス・ファイルで部品
が定義される場合にだけ行われる。ソフトウエア・マニ
ュアル参照。
・CLIFF BASICプログラムで主に使用されるソフトウエア・プ
ログラム。データをSTEREOに転送することによりDOSシ
ェルからの直接の指令を使用して鏡を動かすのにも使用
できる。
ログラム。データをSTEREOに転送することによりDOSシ
ェルからの直接の指令を使用して鏡を動かすのにも使用
できる。
・クリティカル・エリア 組合せの前にテキスト・ファイル中で定義された座標
をもつ部品内のエリア。このエリアはリベッティングな
どの特別の属性をもつことができる。ソフトウエア・マ
ニュアル参照。
をもつ部品内のエリア。このエリアはリベッティングな
どの特別の属性をもつことができる。ソフトウエア・マ
ニュアル参照。
・クロスハッチ 壁に対する構造的完全さを与える一般的内部ベクトル
・タイプ。使用されるパターンはスライスの間に決めら
れる。ソフトウエア・マニュアル参照。
・タイプ。使用されるパターンはスライスの間に決めら
れる。ソフトウエア・マニュアル参照。
・CURL 部品の不正確の原因になる部品作成中に時々遭遇する
影響。
影響。
・浸漬加速 昇降器の浸漬速度を決める部品作成変数。必要であれ
ば層毎に変更することができる。
ば層毎に変更することができる。
・浸漬遅延 浸漬ルーチンの開始と次の層計算（およびレーザーの
動き）の間の遅延を決める部品作成変数。層毎に変更す
ることができる。
動き）の間の遅延を決める部品作成変数。層毎に変更す
ることができる。
・浸漬深さ 浸漬中に昇降器が下方に移動する距離を決める部品作
成変数。
成変数。
・浸漬速度 昇降器の最大速度を決める部品作成変数。
・作画速度 レーザーの作画速度は、スーパバイザの変数ステップ
時間とステップの大きさによって決められる。これは、
レーザーの厚さ、樹脂の種類、レーザーの出力によって
変化する。使用される作画速度は、作業曲線の使用によ
ってきまるのが典型的である。
時間とステップの大きさによって決められる。これは、
レーザーの厚さ、樹脂の種類、レーザーの出力によって
変化する。使用される作画速度は、作業曲線の使用によ
ってきまるのが典型的である。
・動的鏡 検流計ベクトル走査鏡で、SLA−１のソフトウエアで
制御されている。レーザー光線の動きはこれらの鏡の回
転によってきまる。
制御されている。レーザー光線の動きはこれらの鏡の回
転によってきまる。
・昇降器 垂直に動く装置で、昇降器の台や部品がこれに取り付
けられる。
けられる。
・イーサネット ファイル転送ソフトウエア・システム。大容量ファイ
ルの移動を容易にする。
ルの移動を容易にする。
・フットプリント（足跡） 昇降器の台に直接付着している支持の底部。
・素地部品（グリーン部品） 最終的に後硬化されていないレーザー硬化部品。
・ハッチ・スペース スライス中に決まるクロスハッチングの間隔 ・HeCd ヘリウム・カドミウム ・Ｌファイル merge generated制御ファイルで、すべての層毎のベ
クトル・ブロック識別情報を含んでいる。個々の層パラ
メータはＬファイルの中で変更できる。
クトル・ブロック識別情報を含んでいる。個々の層パラ
メータはＬファイルの中で変更できる。
・LASER レーザー制御装置のソフトウエア。液状の光重合体を
重合させるのに必要な光エネルギを与える装置でもあ
る。
重合させるのに必要な光エネルギを与える装置でもあ
る。
・層厚さ layer to layerの浸漬距離である。部品全体に対して
１つの値であるか、または、部品を通して何回も変更さ
れる。（可変の層厚さ参照） ・平坦化 樹脂が浸漬によって分布された後、平坦な表面に落ち
つく時間と温度によって決まるプロセス、平坦化する時
間は、浸漬遅延変数によって決まる。
１つの値であるか、または、部品を通して何回も変更さ
れる。（可変の層厚さ参照） ・平坦化 樹脂が浸漬によって分布された後、平坦な表面に落ち
つく時間と温度によって決まるプロセス、平坦化する時
間は、浸漬遅延変数によって決まる。
・ライン高さ レーザーで硬化したプラスチック・ラインの垂直厚
さ。作画速度とレーザー出力／焦点距離によって変化す
る。
さ。作画速度とレーザー出力／焦点距離によって変化す
る。
・ライン幅 レーザーで硬化したプラスチック・ラインの幅。作画
速度とレーザー出力／焦点距離によって変化する。
速度とレーザー出力／焦点距離によって変化する。
・組合せ 部品用の個々のスライスされたファイルをとり、それ
らを組合せるソフトウエア・プログラム。スーパバイザ
が部品を作るのに使用するＬおよびＶファイルをつく
る。
らを組合せるソフトウエア・プログラム。スーパバイザ
が部品を作るのに使用するＬおよびＶファイルをつく
る。
・MIA 最小交差角で、スライス中に層の境界に平行なハッチ
・ベクトルを削除するのに使用される。ソフトウエア・
マニュアル参照。
・ベクトルを削除するのに使用される。ソフトウエア・
マニュアル参照。
・モジュラス 全体のじん性を決める、材料の物理的特性。
・モノマー 化学上の種類で、一般に小さい分子量をもち、重合体
をつくるための成形ブロックとして使用される。
をつくるための成形ブロックとして使用される。
・MSA 最小表面角でスライス中に使用される。ソフトウエア
・マニュアル参照。
・マニュアル参照。
・MSHA 鉱山安全および健康局 ・NIOSH 国家職業安全および健康協会 ・PHIGSフォーマット 三角形を使ってCAD表面を定義するソフトウエア・プ
ログラム。
ログラム。
・光重合開始剤 レーザー・エネルギを化学エネルギに変換して、重合
プロセスを開始させる薬剤。
プロセスを開始させる薬剤。
・光重合体 エネルギ源として光を使って作られる重合体。
・後硬化 素地部品を硬化するのに使用されるプロセス。後硬化
は、紫外線または熱によって行うことができる。
は、紫外線または熱によって行うことができる。
・ポット寿命 １ポットの化学薬品の予想有効寿命で、薬品の安全性
その他の要因によって決まる。
その他の要因によって決まる。
・１次基 レーザー光線が重合開始剤に吸収された時に形成され
る初期の基の種類。１次基が重合プロセスを開始させ
る。
る初期の基の種類。１次基が重合プロセスを開始させ
る。
・ラジアル・クロスハッチ クロスハッチの特殊なタイプで、一般に最上の全体強
度と支持を与える。（クロスハッチ参照） ・ラジオメーター レーザー出力の測定をする装置 ・樹脂 液状光重合体 ・RIVET 部品作成プロセスであって、ひずみに関係した誤りが
起こりがちの重要な場所に使用することができる。
度と支持を与える。（クロスハッチ参照） ・ラジオメーター レーザー出力の測定をする装置 ・樹脂 液状光重合体 ・RIVET 部品作成プロセスであって、ひずみに関係した誤りが
起こりがちの重要な場所に使用することができる。
・目盛係数 XY空間を大きくしたり、小さくしたりするのに使用で
きるスーパバイザの変数。垂直方向の寸法には影響しな
い。
きるスーパバイザの変数。垂直方向の寸法には影響しな
い。
・敏感性 ある個人が一定の薬品に繰返し皮膚を接触させると生
ずるエネルギー反応。
ずるエネルギー反応。
・皮膜（表面ぬり） 部品の水平（平坦）または水平（平坦）に近い部分の
コーティング。
コーティング。
・SLA stereolichography Apparatus立体造形装置 ・スライス（SLICE） CADで設計した三次元の部品を、一連の二次元の層
（薄片slices）に変換するソフトウエア。
（薄片slices）に変換するソフトウエア。
・小孔（Smalley） CADで設計された応力除去（緩和）された構造。
・ステップ時間 レーザー作画速度を決めるのに役立つスーパバイザの
変数。ステップ時間を増加すれば、速度は遅くなる。
（プラスチック・ラインの高さと幅が大きくなる。） ・ステレオ（STEREO） レーザー制御装置ソフトウエアのメモリ常駐部分。
変数。ステップ時間を増加すれば、速度は遅くなる。
（プラスチック・ラインの高さと幅が大きくなる。） ・ステレオ（STEREO） レーザー制御装置ソフトウエアのメモリ常駐部分。
・STLファイル（STL FILE） スライス用入力として使用されるPHIGSフォーマットC
ADファイル。
ADファイル。
・スーパバイザ（SUPERVISOR） 部品作成中に鏡を動かしたり、Ｚ−ステージを上下に
動かしたりするための変数やデータの経過を管理するソ
フトウエア。
動かしたりするための変数やデータの経過を管理するソ
フトウエア。
・引張強さ 材料を引き伸ばすのに必要なエネルギを規定する材料
の特性 ・TRAPPED VOLUME（気泡部分） 浸漬中に樹脂が流れ落ちない部品の部分。
の特性 ・TRAPPED VOLUME（気泡部分） 浸漬中に樹脂が流れ落ちない部品の部分。
・ユーザー・インターフェース スライス・プログラムを制御し、実行するのに使用さ
れるメニュー・駆動ソフトウエア。
れるメニュー・駆動ソフトウエア。
・.Vファイル すべての層毎にベクトル情報を含んでいるmerge gene
reted file.ソフトウエア・マニュアル参照。
reted file.ソフトウエア・マニュアル参照。
・可変層厚さ 強さまたは精度を改善するために、異なった浸漬深さ
や層厚さを使うことを可能にするプロセス・トゥール
（手段）。スライス内で制御される。
や層厚さを使うことを可能にするプロセス・トゥール
（手段）。スライス内で制御される。
・ウエブ CAD設計者によって設計された一種の支持構造で、必
要に応じて強度を増したり、支持を追加したりすること
ができる。
要に応じて強度を増したり、支持を追加したりすること
ができる。
・作業曲線 バンジヨートップで与えられたライン高さおよびライ
ン幅のデータを線状に画いたもの。レーザー出力ととも
に、作画速度情報を得るのに使用される。
ン幅のデータを線状に画いたもの。レーザー出力ととも
に、作画速度情報を得るのに使用される。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−22035（ＪＰ，Ａ) 中井 孝 外１名「電子情報通信学会 論文誌」ＶＯＬ．Ｊ71−Ｄ ＮＯ．２ （1988−２−25）ｐ．416−423 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 67/00
Claims (33)
- 【請求項１】層の作業表面（23）に、選択されたパター
ンの所定の刺激（27）を受けさせることにより、転移可
能な液状媒体（22）の層を選択的に硬化させ、それによ
り一連の重ね合わされた積層（30a、30b、30c）から物
体を形成することにより三次元物体（30）を形成する方
法であって、各層の前記選択されたパターンが、前記物
体の所望の形状を規定する保存されたデータ（20）を処
理することにより得られる方法において、 該処理が、前記保存されたデータ（20）を、所望の形状
の中実な部分のストレス点にストレスを低減する小孔を
設けて所望の物体の形状を規定することにより、修正す
ることからなり、この修正されたデータにより規定され
た各前記小孔が垂直方向において上下を仕切られている
ものであることを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記小孔が該小孔を含む積層の硬化の際、
完全には閉じないことを特徴とする請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】前記保存されたデータ（20）が、同じ積層
の隣接するセクション間のストレスの伝達を阻止する前
記小孔を形成するよう修正されていることを特徴とする
請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】前記小孔が前記所望の形状の物体の壁を貫
通していることを特徴とする請求項１から３のいずれか
１項記載の方法。 - 【請求項５】前記物体の所望の形状が片持ばりを含み、
前記小孔が該片持ばりの支持端に設置されていることを
特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】前記片持ばりの支持端に設けられた前記小
孔が、片持ばりの支持されていない部分から１層の積層
により分離されていることを特徴とする請求項５記載の
方法。 - 【請求項７】前記小孔が、前記所望の形状の物体の中実
である部分内の閉じた中空であることを特徴とする請求
項１から３のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項８】直前の積層により支持されていない１層の
積層の一部から直前の積層により支持されている１層の
積層の一部に延びるように前記小孔を前記一部が支持さ
れていない積層内に設けることを特徴とする請求項１か
ら３のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項９】前記保存されたデータ（20）を、積層に対
して垂直な方向に１から2mmであり、積層の面における
幅が0.38から0.76mmである複数層の積層を貫通した前記
小孔を規定するよう修正することを特徴とする請求項１
から８のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１０】前記積層を上方向に形成することによ
り、前記最初に形成された積層が、前記小孔が延びる最
低層の積層になるようにすることを特徴とする請求項１
から９のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１１】前記転移可能な液状媒体が液体であるこ
とを特徴とする請求項１から10のいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項１２】前記液体がポリマであることを特徴とす
る請求項11記載の方法。 - 【請求項１３】前記所定の刺激が放射線あるいは粒子衝
撃であることを特徴とする請求項１から12のいずれか１
項記載の方法。 - 【請求項１４】前記放射線が紫外線であることを特徴と
する請求項13記載の方法。 - 【請求項１５】前記放射線がレーザによって発生されて
いることを特徴とする請求項13または14記載の方法。 - 【請求項１６】前記所定の刺激が、前記転移可能な液状
媒体の層上に選択可能に供給される化学反応物質である
ことを特徴とする請求項１から12のいずれか１項記載の
方法。 - 【請求項１７】前記所定の刺激が、転移可能な液状媒体
の各層に層の表面を走査することにより選択的に与えら
れることを特徴とする請求項１から16のいずれか１項記
載の方法。 - 【請求項１８】物体の所望の形状を規定する保存された
データ（20）から三次元物体（30）を形成する装置であ
り、該物体は、所定の刺激（27）の選択的適用により転
移可能な液状媒体（22）の層を固化することにより各々
形成される重ね合わされた積層（30a、30b、30c）の一
連より形成され、該装置は、保存したデータ（20）から
各液状層の作業表面（23）に適用される刺激のパターン
を発生させるデータ処理手段を含み、 該データ処理手段（21）が、該保存されたデータ（20）
により規定される所望の形状の物体の中実部分のストレ
ス点にストレスを低減する小孔を設ける修正データを生
成する該保存されたデータに応答するデータ修正手段
（４）からなり、修正データにより規定された前記小孔
が、垂直方向において上下を仕切られていることを特徴
とする装置。 - 【請求項１９】前記データ修正手段（４）が、同じ積層
の隣接するセクション間のストレスの伝達を阻止する前
記小孔を設けるよう操作可能であることを特徴とする請
求項18記載の装置。 - 【請求項２０】前記小孔が前記所望の形状の物体の壁を
貫通していることを特徴とする請求項18または19記載の
装置。 - 【請求項２１】前記データ修正手段（４）が、前記所望
の形状の物体において片持ばりの支持端に設置されてい
る前記小孔を設けるよう操作可能なことを特徴とする請
求項18または19記載の装置。 - 【請求項２２】前記片持ばりに支持端に設けられた前記
小孔が片持ばりの支持されていない部分から１層の積層
により分離されていることを特徴とする請求項21記載の
装置。 - 【請求項２３】前記小孔が前記所望の形状の物体の中実
部分内に閉じた中空を形成することを特徴とする請求項
18または19記載の装置。 - 【請求項２４】前記データ修正手段（４）が、直前の積
層により支持されていない１層の積層の一部から直前の
積層により支持されている１層の積層の一部に延びる前
記小孔を前記支持されていない積層内に設けるよう操作
可能であることを特徴とする請求項18または19記載の装
置。 - 【請求項２５】前記データ修正手段（４）が、積層に対
して垂直な方向に１から2mmであり、積層の面における
幅が0.38−0.76mmである複数層の積層を貫通した前記小
孔を規定するよう操作可能なことを特徴とする請求項18
から24のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項２６】前記積層を上方向に形成することによ
り、前記最初に形成された積層が、前記小孔が延びる最
低層の積層になるように前記積層を形成することを特徴
とする請求項18から25のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項２７】前記転移可能な液状媒体用の容器（21）
を備え、前記液体媒体が液体であることを特徴とする請
求項18から26のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項２８】前記液体がポリマであることを特徴とす
る請求項27記載の装置。 - 【請求項２９】前記所定の刺激が放射線あるいは粒子衝
撃であることを特徴とする請求項18から28のいずれか１
項記載の装置。 - 【請求項３０】前記放射線が紫外線であることを特徴と
する請求項29記載の装置。 - 【請求項３１】前記放射線がレーザによって発せられて
いることを特徴とする請求項29または30記載の装置。 - 【請求項３２】前記所定の刺激が、前記転移可能な液状
媒体の層上に選択可能に供給される化学反応物質である
ことを特徴とする請求項18から28のいずれか１項記載の
装置。 - 【請求項３３】前記所定の刺激が、転移可能な液状媒体
の各層に該層の表面を走査することにより選択的に与え
られることを特徴とする請求項18から32のいずれか１項
記載の装置。
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